MBT prosjekt 2009 Internasjonal status og mulige løsninger i Norge Arbeidsgrupper for deponering Rapport nr 5/2010 Avfall Norge Samarbeidsforum for avfallshåndtering
rapport 05/2010 Rapport nr: 05/2010 Distribusjon: Etter avtale Dato: 28.05.2010 Revidert: ISSN: 978-82-8035-086-2 Rev. dato: ISBN: 82-8034-086-1 Tittel: MBT prosjekt 2009: Internasjonal status og mulige løsninger i Norge Oppdragsgiver: Avfall Norge Forfatter(e): Frode Syversen, Kjell Ø. Fredriksen, Jarle Marthinsen Oppdragstaker: Mepex Consult AS Emneord: Avfall, avfallsbehandling, MBT, erfaringer Kontaktperson: Stein Lorentzen Medforfatter(e): Prosjektleder: Frode Syversen Subject word: Waste, waste treatment facilities, MBT, experiences Utdrag: Avfall Norge har iverksatt et FoU prosjekt for å avklare mulighetene for å ta i bruk teknologi for å etablere mekanisk biologisk avfallsbehandling i Norge (MBT). Foreliggende rapport dokumenterer første del av prosjektet som i stor grad har gir en internasjonal oversikt over MBT og tilhørende erfaringer. Aktuelle problemstillinger belyses og vurderes ut fra norske forhold. Rapporten gir et grunnlag for en videreføring av prosjektet i 2010 hvor det planlegges praktiske forsøk med mekanisk sortering og biologisk behandling. Det legges også opp til å teste ut ulike målemetoder for å bestemme stabilitet av organisk restfraksjon som grunnlag for å vurdere mulig deponering av denne fraksjonen. Det bør gi grunnlag for at myndighetene kan vurdere å gi unntak fra deponiforbudet for en stabil biorest fra MBT. Hovedkonklusjoner fra rapporten er; - De fleste land i Europa har et regelverk som åpner for bruk av MBT som en aktuell metode i tillegg til kun forbrenning av restavfall - For stabil organisk restfraksjon anses det mest aktuelt å vurdere deponering. Dette kan miljømessig være en god løsning, men forutsetter en endring av dagens forbud mot deponering. - Kompost produsert fra blandet avfall bør ikke benyttes i jordbruket. Alternativt kan det vurderes å produsere lavverdig kompostjord (klasse 3) for bruk på grøntarealer. - Bruk av reaktorbiocelle fremstår som en miljø- og kostnadseffektiv metode i tilknytning til eksisterende deponier, hvor man over tid kan få ut betydelig mengde gass. - Det kan etableres relativt enkle sorteringsanlegg som tar ut en blandet tørr gjenvinnbar fraksjon og en brenselfraksjon i tillegg til metaller og organisk fraksjon til biologisk trinn. - Tørr gjenvinnbar fraksjon kan leveres til sortering i utlandet og til norske anlegg som kan forventes å sortere blandet plastemballasje. - Det norske marked for kvalitetssikret brensel er begrenset, men det finnes en del muligheter. Det kan være aktuelt å vurdere eksport. Det er grunnlag for å videreføre prosjektet i neste fase for å gjennomføre praktiske forsøk og eventuelt sammen med aktuelle selskap se nærmere på aktuelle skisseprosjekt. Godkjent av: Håkon Jentoft Dato: 20.10.2010 Sign: Side 2 av 2
Innholdsfortegnelse 1. SAMMENDRAG...6 2. INNLEDNING...9 2.1 BAKGRUNN...9 2.2 FORMÅL...9 2.3 METODIKK OG GJENNOMFØRING...10 3. INNFØRING I MBT OG NORSKE UTFORDRINGER...11 3.1 HVA ER MBT?...11 3.2 STATUS MBT I EUROPA...12 3.3 ERFARING MED MBT I NORGE...13 3.4 DET NORSKE UTGANGSPUNKTET FOR MBT...14 3.5 NORSK REGELVERK FOR DEPONERING AV NEDBRYTBART AVFALL...15 3.5.1 Deponiforbudet...15 3.5.2 Norske kriterier og målemetoder...16 3.5.3 Mottakskriterier og mottakskontroll...16 3.5.4 Deponiavgiften...17 3.5.5 Krav tilbruk av kompost...17 4. INTERNASJONAL OVERSIKT LITTERATURSTUDIE...18 4.1 KILDER TIL INFORMASJON OG TYPE INFORMASJON...18 4.2 REGELVERKET I EUROPA...20 4.3 PRODUKTER OG PRODUKTKVALITET...21 4.3.1 Oversikt aktuelle produkter...21 4.3.2 Gjenvinnbart materiale...22 4.3.3 Avfallsbasert brensel...23 4.3.4 Biogass...24 4.3.5 Jordprodukter...24 4.3.6 FOU bruk av kompostprodukter i landbruket...27 4.3.7 Stabilisert deponirest...29 4.4 METODER FOR Å BESTEMME STABILITET AV DEPONIREST...31 4.4.1 Kjemiske metoder...32 4.4.2 Biologiske metoder - Aerobe metoder...32 4.4.3 Biologiske metoder - anaerobe...33 4.5 BEHANDLINGSLØSNINGER...34 4.5.1 Leverandørmarked og anleggskapasitet...34 4.5.2 Anleggstyper biologisk behandling...35 4.5.3 Produksjon av biogass...36 4.5.4 Produksjon av brensel ved biotørking...36 4.5.5 Biostabilisert organisk fraksjon for deponering på fyllplass...37 4.5.6 Prosesser som produserer lavverdig kompost (CLO)....37 4.5.7 Teknologiutvikling...38 4.6 MATERIALBALANSER...39 4.7 ØKONOMISKE FORHOLD...41 4.8 MILJØMESSIGE FORHOLD...41 4.8.1 Miljøkrav...41 4.8.2 Miljøanalyser (LCA)...41 4.8.3 Miljøeffekter ved deponering av organisk sluttprodukt...42
5. AKTUELL TEKNOLOGI OG LØSNINGER UNDER NORSKE FORHOLD...43 5.1.1 Innledende situasjonsbeskrivelse...43 5.2 MULIGE TEKNISKE KONSEPTER UNDER NORSKE FORHOLD...44 5.2.1 Alternativ 1...44 5.2.2 Alternativ 2...44 5.2.3 Alternativ 3...45 5.2.4 Alternativ 4...45 5.3 MEKANISK SORTERING...46 5.3.1 Generelt...46 5.3.2 Poseåpner/kvern...47 5.3.3 Sikter...50 5.3.4 Luftseparering...53 5.3.5 Optisk sortering...55 5.3.6 Metallseparering...56 5.3.7 Metallseparator/sensor, også utskilling av rustfritt stål...57 5.3.8 Utsortering av trevirke (vannbadseparator)...57 5.3.9 Lagersiloer forbrensel...58 5.3.10 Containerfyllestasjon...58 5.3.11 Ballepresse....58 5.3.12 Arbeidsmiljøforhold....60 5.3.13 Utslipp til luft - støy...61 5.4 BIOLOGISK BEHANDLING....61 5.4.1 Generelt...61 5.4.2 Kompostering....62 5.4.3 Reaktorbiocelle...64 5.4.4 Biogassanlegg....66 5.4.5 Biologisk tørking...68 6. UTVALGTE REFERANSEANLEGG...71 6.1 GENERELT...71 6.2 KOMPOGAS...72 6.2.1 Generelt...72 6.2.2 Rostock anlegget....73 6.2.3 Kompogasprosessen...74 6.3 SUTCO...77 6.3.1 Generelt...77 6.3.2 Erbenschwang MBT anlegg...78 6.4 BIODEGMA...81 6.4.1 Generelt...81 6.4.2 Neumünster MBT anlegg...81 6.5 BTA...84 6.5.1 Generelt...84 6.5.2 Pulawy, Polen....84 6.6 WEHRLE WERK AG...88 6.7 OWS/DRANCO...89 6.7.1 Generelt...89 6.7.2 MBT Anlegg Bassum, Tyskland....89 7. OPPSUMMERING...92 7.1 UTVIKLING AV LØSNINGER UNDER NORSKE FORHOLD...92 m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 2/98
7.2 BEHOV FOR TILPASNING AV REGELVERK...92 7.3 MULIG BRUK AV JORDPRODUKTER...93 7.4 BIOLOGISK TRINN...93 7.5 MEKANISK BEHANDLING...93 7.6 SORTERING AV TØRR GJENVINNBART AVFALL...94 7.7 BRENSEL...94 8. LITTERATURLISTE OG REFERANSER...95 Tabellfortegnelse Tabell 3.2.1Behandlingskapasitet og antall behandlingsanlegg i noen europeiske land. 12 Tabell 4.1.1: Hovedkilder litteraturstudium 18 Tabell 4.1.2: Struktur for systematisert informasjon 19 Tabell 4.3.1: Flytdiagram for MBT med tilhørende massebalanse 22 Tabell 4.3.2: Krav til tungmetallinnhold i kompost i noen europeiske land. 25 Tabell 4.3.3: Krav til maksimalt innhold av urenheter i kompostprodukter 26 Tabell 4.3.4 Mengde MBT kompost (CLO) fra noen utvalgte land 27 Tabell 4.3.5: Nasjonale krav til deponering 30 Tabell 4.3.6 Tester for stabilitet 31 Tabell 4.5.1: Anleggsleverandører 34 Tabell 4.5.2 Biologiske trinn i MBT fra ulike leverandører 35 Tabell 4.5.3 Anaerob prosessteknologi i MBT - anlegg 36 Tabell 4.5.4: MBT leverandører som benytter anaerob prosess. 36 Tabell 4.5.5: MBT leverandører som produserer tørket brensel 37 Tabell 4.5.6: MBT-leverandører som produserer biostabilisert fraksjon til deponi 37 Tabell 4.5.7: MBT-leverandører med referanseanlegg som produserer lavverdig kompost (CLO) 38 Tabell 5.3.1: Oversikt over anleggsdeler i mekanisk behandling 47 Tabell 5.4.1: Løsninger for biologisk behandling 61 Tabell 5.4.2; Vekttap ved biologisk tørking ved forskjellig organisk innhold 69 Tabell 6.1.1 Utvalgte teknologileverandører referanseanlegg 72 Tabell 6.5.1: Prosessinformasjon for BTA anaerob prosesskonsepter 86 Figurfortegnelse Figur 4.5.1: Sordisep 39 Figur 4.6.1: Sorteringsgrader fra forskjellige MBT-prosesser/leverandører i % av input. 40 Figur 5.2.1: Alt 1:Utsortering av gjenvinnbar tørr fraksjon, produksjon av brensel og biostabilisert fraksjon 44 m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 3/98
Figur 5.2.2 Alt 2: Gjenvinning av tørr fraksjon, produksjon av brensel og CLO. 45 Figur 5.2.3 Alt 3: Gjenvinning av tørr fraksjon og produksjon av brensel 45 Figur 5.2.4 Alt 4: Gjenvinning av tørr fraksjon, produksjon av brensel, biogass og CLO. 45 Figur 5.3.1: Kanalseparator 54 Figur 5.3.2: Optisk sortering (NIR) 55 Figur 5.3.3: Metallseparator 57 Figur 5.3.4: Vannbadseparator 57 Figur 5.4.1: Historisk utvikling av våte biogass løsninger 67 Figur 5.4.2: Biologisk tørkeanlegg 70 Figur 6.2.1: Typisk flytskjema Kompogas MBT 74 Figur 6.3.1 Prosesskjema Erbenschwang 79 Figur 6.4.1: Flytskjema Neumünsteranlegget 82 Figur 6.5.1: Pulawy anlegget i Polen 84 Figur 6.5.2 Prosesskjema typisk MBT løsning fra BTA 85 Figur 6.5.3:4 Massebalanse BTA prosess ved Villacidro, Italia 86 Figur 6.7.1: Dranco tørråtning 91 Fotofortegnelse Foto 5.3.1: Poseåpner 48 Foto 5.3.2: Enakslet kvern 49 Foto 5.3.3: To-akslet saktegående kvern 49 Foto 5.3.4: To-akslet saktegående kvern 50 Foto 5.3.5: Trommelsikt 51 Foto 5.3.6: Stjernesikt 52 Foto 5.3.7: Luftseparator 53 Foto 5.3.9: Optisk sortering (NIR) 55 Foto 5.3.10: Overbåndsmagnet 56 Foto 5.3.11: Hvirvelstrømsseparator 56 Foto 5.3.12: lagersilo 58 Foto 5.3.13: Fyllestasjon 58 Foto 5.3.14: Ballepresser 59 Foto 5.3.15: Ventilasjonssystem 60 Foto 5.4.1: Biodegma kompostanlegg 64 Foto 5.4.2: Kompogass tørr biogassprosess 68 Foto 6.2.1: Rostockanlegget 73 m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 4/98
Foto 6.2.2: Stålreaktor (Kompogas Rostock-anlegget) 75 Foto 6.2.3: Betongreaktor (Kompogas Rostock anlegget) 76 Foto 6.2.4: Plassbehov for anlegg på 20.000 tonn/år - biodel 77 Foto 6.3.1: Ebenschwanganlegget 78 Foto 6.3.2: Prosesser og utstyr Erbenschwanganlegget. 80 Foto 6.4.1: Neumünsteranlegget i Nord Tyskland 81 Foto 6.4.2: Bilder Neumünsteranlegget 83 Foto 6.5.1: BTA biogassanlegg 87 Foto 6.6.1: Kahlenberg anlegget 88 Foto 6.7.1: Bassumanlegget 89 Foto 6.7.2: Prosesskjema typisk OWS/Dranco - anlegg 90 Ordliste og akronymer MBT MHT BMT CLO Reaktorbiocelle Deponibiocelle CHP RDF SRF TOC LOI PTE LCA Mechanical Biological Treatment. Norsk: Mekanisk biologisk avfallsbehandling. Mechanical Heat Treatment. Biological Mechanical treatment. Compost-like output. Norsk: kompostlignende produkt. Jordprodukt fra biologisk behandling av blandet avfall. Biocelle hvor avfallet tas ut av cellen for videre behandling etter at deponigassen er tatt ut. Betraktes som behandling. Biocelle hvor avfallet blir liggende urørt i cellen etter at deponigassen er tatt ut. Betraktes som deponering. Combined Heat and Power. Norsk: Kraftvarmeverk. Refuse derived fuels. Brenselfraksjon fra MBT Solid recovered fuels. Brenselfraksjon fra MBT/biologisk tørking. Total Organic Carbon. Loss on Ignition. Norsk: Glødetap Potential Toxic Elements. Life Cycle assessment. Norsk: Livløpsanalyse m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 5/98
1. Sammendrag Avfall Norge har iverksatt et FoU-prosjekt for å avklare mulighetene for å ta i bruk ny teknologi for etablering av en alternativ form for behandling av restavfall som baseres på en kombinasjon av mekaniske og biologiske metoder. Denne type løsninger benevnes som MBT på det internasjonale fagspråket og står for Mechanical Biological Treatment. En slik teknologi kan være et alternativ eller supplement til at blandet restavfall i Norge går rett til forbrenning med energiutnyttelse. En slik type løsning kan ha klare miljømessige fordeler og bidra til økt materialgjenvinning av avfall. Videre kan en slik type løsning gi et bedre grunnlag for videre aktivitet på deponiene som står overfor store utfordringer ved omstilling som resultat av innført deponiforbud. Rapporten gir en innføring i MBT som en metode for håndtering av restavfall og hva som kan oppnås i form av produkter ut fra en slik prosess. Det vises til at metoden har utviklet seg kraftig i Europa de siste 20 år i lys av krav om å redusere utslipp fra deponier og krav om økt gjenvinning. Det er etablert anleggskapasitet på ca. 20 mill tonn restavfall per år i Europa som representerer ca. 10% av mengden restavfall fra husholdninger og avfall av tilsvarende karakter fra næringsliv. Det avgjørende spørsmål har vært hvorfor denne type løsninger ikke har vært tatt i bruk i Norge og hvilke muligheter som finnes i dagens endrede situasjon. Det er en rekke norske forhold som kan forklare hvorfor MBT i liten grad er vurdert som en løsning i Norge. De viktigste er nok at det er etablert en forståelse for at dette er store kompliserte og kostbare anlegg som produserer produkter av blandet avfall som har usikker kvalitet. I tillegg har det vært gode rammevilkår for å levere restavfall til forbrenning med energiutnyttelse til norske eller svenske anlegg. En slik behandling av restavfallet er av norske myndigheter vurdert å være en miljømessig god løsning. Foreliggende rapport oppsummerer resultater fra første del av prosjektet og det planlegges en videreføring med praktiske forsøk i 2010. Hensikten med rapporten er å få fram erfaringer og kunnskap som vil være relevante for kommuner og selskap i videre arbeid med å utvikle moderne løsninger for håndtering av avfall fra husholdninger og næringsliv i Norge. Regelverket en hindring Det foreligger klare hindringer i det norske regelverket til å utvikle MBT som en løsning. Regelverket er tilpasset forbrenning som løsning for restavfall, selv om intensjonen synes å være at det ikke skal legge hindringer for å ta i bruk ny teknologi. Andre land i Europa har et regelverk som åpner for MBT, spesielt Tyskland og Østerrike som også har et strengt deponiforbud, men som har unntak for deponering av stabilisert biorest etter en MBT prosess. Dersom det ikke er tungtveiende miljømessige grunner til å hindre en utvikling av MBT i Norge, bør norske myndigheter foreta en revurdering av dagens regelverk og gi tilsvarende unntak. Produktene MBT sikrer en differensiert avfallshåndtering med vekt på å utnytte ressursene i avfallet best mulig ut fra de fysiske egenskaper og hva avfallet faktisk består av. Utviklingen i Europa går i retning av økt utsortering av avfall til materialgjenvinning, i første rekke m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 6/98
jern/metaller og plast. Plast sorteres i flere anlegg i definerte typer plastmaterialer som selges i markedet. En viktig del av løsningen er å produsere et avfallsbasert brensel hvor du i hovedsak har fjernet matavfall og ikke brennbart avfall. I Europa er det et marked for slikt brensel til sementindustri og annen industri. I Norge er markedet noe begrenset. Benselmarkedet er allikevel ikke avgrenset til Norge, men bør også omfatte Sverige og eventuelt Danmark. Den tunge delen av avfallet som inneholder mye av matavfallet og mye av uorganisk avfall behandles i ulike biologiske prosesser for å oppnå nødvendig stabilitet. I flere land har det vært vanlig å produsere en kompostkvalitet som er benyttet i landbruket. Trenden er innskjerping av krav til kompostkvalitet som medfører redusert bruk av avfallskompost på landbruksarealer. Litteraturen viser klart at kompost laget av blandet avfall generelt medfører høyere innhold av miljøgifter. Det bør derfor innføres et klart skille mellom høykvalitetskompost som er produsert fra kildesortert avfall og lavgradig kompost som kan være produsert av blandet avfall. Lavgradig kompost kan benyttes på grøntarealer dersom den tilfredsstiller gjødselvareforskriftens krav til kl. 3 kompost. Deponering av stabilisert biorest hva er stabil? Det er en vanlig løsning i Europa å akseptere deponering av en stabilisert restfraksjon. Det er utviklet biologiske målemetoder for å bestemme stabilitet og flere land har etablert grenseverdier for deponering. Med tanke på tilpasning og harmonisering av regelverket i Norge er det erfaring å hente i utlandet. I neste fase av prosjektet bør det gjennomføres forsøk og nærmere vurdering av ulike målemetode, for å finne fram til metoder som kan egne seg under norske forhold. Mange ulike behandlingsløsninger Det er i rapporten nevnt 27 ulike leverandører av MBT-anlegg. Disse er gruppert i ulike typer prosesser inndelt etter type biologisk trinn og disse er kort beskrevet. Det er spesielt sett nærmere på de som leverer anlegg med kapasitet fra 50.000 tonn og mindre. Teknologiutviklingen har fokus på sorteringsteknologi, både for å bedre kvalitet på sluttprodukter og for å redusere prosesstekniske utfordringer knyttet til innhold av fremmedstoffer f.eks i et biogassanlegg. Massebalanser viser store variasjoner i hva som kommer ut av anleggene ut fra aktuell design og inngående type avfall. Når det gjelder de økonomiske aspekter er de i begrenset grad belyst da erfaringstall vanskelig kan relateres til norske forhold. Miljømessige fordeler Det foreligger ulike LCA-rapporter som inkluderer prosesser basert på MBT. De gir naturlig nok ikke noe entydig bilde når det er så ulike prosser og produktutbytte. Dersom man kan oppnå økt materialgjenvinning og produsere et brensel som gir nærmere 100% energiutnyttelse vil det gi en gevinst i forhold til forbrenning i vanlige norske forbrenningsanlegg. Man kan også unngå transport av 1/3 av avfallet, samt reduserer produksjonen av aske fra forbrenning. Det er kilder som påpeker at utslippene av klimagassutslipp ved deponering av stabilisert biorest etter en MBT prosess kan reduseres til et minimum. I tillegg er dette en form for lagring av biomasse som ikke gjøres tilgjengelig i atmosfæren. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 7/98
Referanseanlegg Europa Det er valgt ut 6 teknologiske løsninger med data fra tilhørende referanseanlegg som er presentert i rapporten. Dette gir et bilde av ulike prosesser og produkter. Utgangspunktet for gjennomgangen av tilgjengelig litteratur har ikke vært å presentere alt, men foreta en sortering av informasjonen og lete etter det som kan ha spesiell relevans for norske anlegg. Løsninger under norske forhold Rapporten gir en relativt omfattende teknisk innføring og beskrivelse av de ulike komponenter som kan inngå i en mekanisk forbehandling av avfall i en MBT-løsning basert på foreliggende erfaringer fra Europa og utvikling av sorteringsanlegg for næringsavfall i Norge. På den måten kan man kombinere ulike enheter ut fra lokale forhold og målsetninger, fremfor å velge en utenlands totalleverandør. Mindre anlegg kan produsere en blandet gjenvinnbar tørr fraksjon som må sendes til egne sorteringsanlegg for gjenvinning av ulike typer plast, mv. Det kan være grunnlag for å etablere noen sentrale sorteringsanlegg for plastemballasje i Norge som også kan motta gjenvinnbar fraksjon fra flere mindre MBT-anlegg. MBT-anlegg er godt utgangspunkt for å produsere et brensel som kan tilpasses aktuelle kunder som internasjonalt er sementindustrien og annen industri med fluidized ovner. Det er begrenset marked for foredlet avfallsbrensel i Norge da de fleste forbrenningsanlegg kan håndtere ubehandlet restavfall. Det vil være behov for å legge en strategi for å finne fram til aktuelle kunder for et brensel som kan medføre lavere kostnader enn levering til vanlig forbrenning. Når det gjelder biologisk metode for å lage en stabilisert deponifraksjon synes enkle løsninger med reaktorbiocelle, eventuelt enkle løsninger for lukket bingekompostering å være mest aktuelt for mindre anlegg. Disse kan tilpasses lokale forhold på deponier og inngå i et normalt driftsopplegg. For større anlegg kan biogassanlegg være mer aktuelt, og tørre prosesser kan ha flere fordeler i forhold til våte prosesser. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 8/98
2. Innledning 2.1 Bakgrunn 2.2 Formål Avfall Norge har iverksatt et FoU-prosjekt for å avklare nærmere mulighetene for å ta i bruk teknologi for etablering av en alternativ form for behandling av restavfall i Norge som baseres på en kombinasjon av mekaniske og biologiske metoder (MBT). Dette kan være et alternativ eller supplement til at blandet restavfall går rett til forbrenning. Restavfall består av en miks av avfall og sammensetningen gjenspeiler hvilket system for kildesortering som finnes. Restavfall er ikke rent biobrensel som man noen ganger kan få inntrykk av, men vil inneholde en stor andel ikke-brennbart avfall og fuktig matavfall med lav brennverdi. Andelen matavfall i restavfallet vil normalt være 25-50% avhengig av om kildesortering av matavfall er innført. Matavfall har lite i en forbrenningsovn å gjøre, men kan være godt egnet til produksjon av biogass. Videre vil det være en betydelig andel plast, papir som er egnet til forbrenning, men som også kan materialgjenvinnes. Restavfall består også av ca. 20 % metall, glass, stein, mv, som ender opp i aske etter forbrenning. Dette kan med fordel sorteres ut før det går til forbrenning. Initiativtagere til prosjektet er i stor grad medlemmer i Avfall Norge som har egne deponier og samtidig har utviklet omfattende kildesortering av avfall. Disse står overfor betydelige endringer i lys av deponiforbud, og det kan være behov for å etablere ny virksomhet utover å være en omlastestasjon for avfall til forbrenning. Etablering av utvidet sortering av restavfallet kan gi anleggseierne et økonomisk grunnlag som kan bidra til å møte skjerpede miljøkrav i forhold til utslipp av sigevann og deponigass. Foreliggende rapport er første del av prosjektet som planlegges videreført i 2010. Det er lagt vekt på å få innsikt i utviklingen internasjonalt, med fokus på hva som finnes av teknologi, og hva som kan være relevant under norske forhold og tilpasset aktuell anleggsstørrelse. Hensikten med prosjektet er å få fram erfaring og kunnskap som vil være relevant for kommuner og selskap i det videre arbeidet med å utvikle moderne løsninger for håndtering av avfall fra husholdninger og næringsliv i Norge. Følgende hovedelementer inngår: - Oversikt over hva mekanisk biologisk behandling er - Oversikt over utvalgte anlegg i Europa og tilhørende driftserfaringer - Hvilke resultater som faktisk er oppnådd - Tilpasning og konsekvenser for helhetlig løsning Aktuell målsetninger til prosjektet: Kompetanseøkning og spredning som kan stimulere til riktige beslutninger. Avklare hvilke konsepter som kan utvikles under norske forhold. Avklare behov for endring i regelverk og gi innspill til videreføring. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 9/98
Rapporten har som formål å gi oversikt over foreliggende kunnskap, men peker også på aktuelle hovedutfordringer knyttet til bruk av MBT og hvor det kan være behov for både mer kunnskap og utvikling av bedre løsninger og systemer. 2.3 Metodikk og gjennomføring Det er gjennomført en omfattende litteraturstudie som ligger til grunn for hoveddelen av innholdet i rapporten. Litteraturstudien er gjennomført med omfattende litteratursøk og gjennomgang av litteratur. I tillegg bygger arbeidet på Mepex sin erfaring med utvikling av sorteringsanlegg for husholdningsavfall og næringsavfall, samt kunnskap om biologiske metoder under norske forhold. Det har generelt vært behov for å foreta en screening av mange kilder for å trekke ut informasjon som fremstår som mest relevant. Uansett representerer tilgjengelig litteratur et oppfatende materiale som vil været tilgjengelig for mer inngående studier av ulike detaljer. Prosjektet er finansiert av Avfall Norge og av en del interkommunale selskap; Indre Hordaland Miljøverk (IHM). Interkommunalt Renovasjonsselskap i Midt- og Aust-Telemark (IRMAT) AS. Sogn interkommunale miljø- og avfallsselskap (SIMAS) IKS. Søndre Helgeland Miljøverk (SHMIL) IKS. Nordhordland og Gulen Interkommunale Renovasjonsselskap (NGIR) IKS. Sunnhordland Interkommunale Miljøverk (SIM) IKS. Helgeland Avfallsforedling (HAF) IKS. Haugaland Interkommunale Miljøverk (HIM) IKS. Lindum Ressurs og Gjenvinning AS. Reno-Vest IKS. FjellVAR AS. Arbeidsgruppe deponering har vært referansegruppe for prosjektet. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 10/98
3. Innføring i MBT og norske utfordringer 3.1 Hva er MBT? Begrepet MBT er en felles betegnelse for behandling av blandet restavfall med en kombinasjon av mekanisk og biologisk behandling. MBT en behandlingsform som har til formål å separere avfall med ulike fysiske egenskaper og foreta en form for behandling og stabilisering. MBT resulterer i flere typer produkter både til materialgjenvinning, brensel til energiutnyttelse og en stabilisert biorest til deponi evt. som et lavverdig jordprodukt. MBT kan derfor ikke karakteriseres som sluttbehandling av avfall. MBT betegnes som løsninger for blandet restavfall, men hvor graden av forutgående kildesortering kan variere mye. Innhold av matavfall i restavfallet kan variere fra 25-50% i Norge, men med andeler opp til 75 % i Sør-Europa. Løsningene er primært rettet mot husholdninger og lett næringsliv med innhold av matavfall. Det kan noen ganger være et noe uklart skille mellom MBT løsninger og løsninger for kildesortert organisk avfall, spesielt hvor anleggene er integrert. Selv om anleggene har klare fellestrekk med anlegg for biologisk behandling av kildesortert våtorganisk avfall, vil utfordringene med blandet restavfall være ganske forskjell både i forhold til valg av teknologi, kvalitet på råvarer og produkter fra biologiske trinn. Hva kan være hensikten med å ta i bruk MBT som metode; 1. Oppnå økt materialgjenvinning som supplement eller i stedet for kildesortering 2. Produsere biogass av nedbrytbart avfall som er i restavfallet 3. Produsere ett kvalitetssikret brensel 4. Stabilisering av organisk material før deponering 5. Produsere gjødsel eller kompostlignede organisk materiale Alternativet til et MBT anlegg vil normalt være forbrenning av blandet restavfall uten forbehandling. Lønnsomheten til et MBT-anlegg er dermed avhengig av alternativkostnad som er direkte forbrenning. Det har tidligere ofte vært påpekt at MBTanlegg er dyre anlegg og som ikke vil være økonomisk lønnsomme under norske forhold Norge. I tillegg har det ofte vært stilt spørsmål ved kvaliteten på de produkter man kan få ut at et blandet restavfall vil være god nok. Dette er også et spørsmål som har vært aktuelt å belyse i rapporten. MBT dekker uansett et bredt spekter av løsninger fra å legge vekt på forbehandling før deponering, til anlegg med vekt på utsortering for materialgjenvinning. MBT er på engelsk definert som Mechanical Biological - Treatment, oversatt til norsk som Mekanisk Biologisk Avfallsbehandling. Utrykket BMT benyttes også. Dette betyr Biologisk Mekanisk Avfallsbehandling, dvs. man endrer rekkefølgen i prosessene. En annen behandlingsform som er under utvikling er den såkalte MHT prosessen (Mechanical Heat Treatment). Denne prosessen autoklaverer restavfallet slik at stabilisering og tørking oppnås før mekanisk sortering. Avfallet er da sterilisert i tillegg. Metoden er ikke vurdert videre i denne rapporten. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 11/98
3.2 Status MBT i Europa Biologisk behandling av blandet avfall i Europa går tilbake helt til 50 tallet da de første komposteringsanleggene for blandet husholdningsavfall ble etablert. MBT teknologi slik vi kjenner den i dag, startet tidlig på 90 tallet i kjølvannet av en ny avfallspolitikk med fokus på gjenvinning og redusert mengde avfall til deponi. De første anleggene var relativt enkle og etablert for å produsere en mer eller mindre stabil rest til deponi. Anleggene har økt i størrelse og kompleksitet parallelt med økende krav til stabilisering av deponirest og økt fokus på gjenvinning og biologisk behandling. I løpet av de siste 15 20 årene har behandlingskapasiteten for MBT i Europa økt til minst 20 millioner tonn pr år. Det er noen land som dominerer dette bildet. Det er foretatt en sammenstilling av behandlingskapasitet fra ulike land basert på ulike kilder. Det er generelt søkt å unngå de kilder som kan inkludere biologiske behandlingsanlegg som baseres på kildesortert avfall. Land Antall anlegg Kapasitet Tonn/år Italia 1 100 8 000 000 Tyskland 1 60 6 000 000 Frankrike 2 60 1 300 000 Spania 3-3 4 000 000 Østerrike 1 17 800 000 Polen 4 20 500 000 Portugal 2 6 400 000 TOTALT 263 20-21 000 000 Tabell 3.2.1Behandlingskapasitet og antall behandlingsanlegg i noen europeiske land. 5 Anleggskapasiteten for det enkelte anlegg varierer betydelig, og det finnes anlegg fra < 20 000 tonn/år opp til 300 000 tonn/år. Tendensen har vært økende anleggskapasitet noe som henger sammen med mulighetene for stordrift og reduserte kostnader. Det har vært en betydelig vekst i samlet kapasitet og antall anlegg gjennom hele det siste tiåret. Italia, Tyskland, Spania og Frankrike er de landene der MBT har fått størst utbredelse. Tyskland og Østerrike var begge tidlig ute med å introdusere MBT teknologi. Begge landene har etablert et regelverk tilpasset aktuelle produkter ut fra denne type anlegg og benytter teknologien primært på restavfall etter kildesortering og som en forbehandlingsløsning før deponering, normalt i kombinasjon med produksjon av en brenselfraksjon. I Spania, Frankrike og Portugal er det produsert mye blandet avfallskompost fra MBT for landbruk og grøntareal. Særlig Spania har vært åpne for bruk av blandet kompost i 1 M. Cant & A. Wilson - Mehanical Biological treatment (MBT) part 1 Solid Waste & recycling 2007. 2 EPA (UK) The use and application to land of MBT compost-like output - review of current European practice in relation to environmental protection (2009) 3 W.Muller Mechanical Biological treatment and its role in Europa. 4 M. Steiner - Status of mechanical-biological treatment of Residual waste and utilization of refuse-derived Fuels in europe. 5 Det er stor sprik mellom kildene og noen kilder tar også med andre biologiske behandlingsanlegg som har en mekanisk for- eller etterbehandling. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 12/98
landbruket. Flere land, blant annet i Frankrike og Spania, har nå innført strengere regler for bruk av slik kompost på landbruksarealer. Storbritannia er det landet i Vest-Europa som i størst utstrekning har satset på deponering av restavfallet, og med nye EU krav er MBT i ferd med å bli introdusert som en løsning. I andre Vesteuropeiske land som Sveits og Skandinavia har fokus utelukkende vært på forbrenning med energiutnyttelse, og MBT har ikke fått noen anvendelse her. I Øst-Europa har Polen satset noe på MBT med en del komposteringsanlegg for blandet avfall. Når EU - kravene til deponering nå skal implementeres i Øst-Europa er det sannsynlig at antall MBT anlegg vil øke. Dersom vi betrakter EU-15 landene før utvidelsen utgjør etablert kapasitet for MBT om lag 10% av totalt mengde kommunalt avfall. 3.3 Erfaring med MBT i Norge I Norge har vi i dag ingen anlegg som direkte kommer under kategorien MBT-anlegg slik vi kjenner det fra utlandet. Vi har imidlertid erfaring med en del elementer som vi naturlig kan bygge videre på. Det er etablert en del sorteringsanlegg for næringsavfall som har mange komponenter i en mekanisk forbehandling, som kan være relativt tilsvarende det man vil ha i et MBTanlegg. Spesielt gjelder det de anleggene som produserer et kvalitetssikret brensel. Det er ingen av disse anleggene som direkte har satset på biologiske behandling av tungfraksjonen med organisk innhold, men noen har sett på dette som en mulig form for jordprodukt. Disse anleggene representerer et potensial for gjennomføring av tester for mekanisk sortering ved en videreføring av MBT-prosjektet. Det er i Norge etablert flere kompostanlegg og noen biogassanlegg for håndtering av kildesortert organisk avfall. Anleggene mottar kildesortert avfall som inneholder emballasje og andre feilsorteringer og som krever forbehandling før avfallet går til de biologiske trinnene. Spesielt de norske biogassanleggene som er våte prosesser krever omfattende forbehandling. Disse anleggene er trolig lite egnet for håndtering av organisk fraksjon utsortert fra blandet avfall. Det foreligger etter hvert litt erfaring med bruk av reaktorbiocelle for kildesortert organisk materiale. Metoden antas å være egnet nettopp for organisk avfall med mye emballasje og feilsorteringer eller som av andre grunner ikke bør behandles i et konvensjonelt anlegg. Denne løsningen har et potensial som element i MBT-anlegg. I regi av AvfallNorge pågår det nå et prosjekt som omfatter flere praktiske forsøk med reaktorbioceller. Dette prosjektet vil pågå fram til 2012. Norge har en viss historikk når det gjelder behandling av blandet restavfall fra husholdning. På Grinda i Larvik ble det på 1980 tallet etablert et anlegg for sikting av avfall med etterfølgende kompostering av finfraksjonen, mens grovfraksjonen ble bearbeidet til brensel. Erfaringene fra den gangen var store problemer med m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 13/98
kompostkvaliteten som endte opp som dekkmasse på deponi. Sårbarheten i denne løsningen var tydelig. Videre ble satsningen på REO-anlegget i Oslo også et eksempel på at sentral sortering av husholdningsavfall ga problemer med produktkvalitet i forhold til materialgjenvinning, men det var uten noen form for kildesortering av matavfall i forkant. MBT har vært vurdert som en mulig løsning av en del kommuner og avfallsselskap de siste 5-8 år. Det har i de fleste tilfeller ikke blitt anbefalt å gå videre med MBT. Mepex gjennomførte et prosjekt for hele Mjøsregionen i 2001 hvor man sammenlignet MBT med direkte deponering eller forbrenning som en framtidig løsning for restavfallsbehandling i regionen. Dette var før deponiforbudets tid og det var i første rekke den positive effekten av økt materialgjenvinning som gjorde løsningen interessant. Mepex har i 2009 gjennomført et skisseprosjekt for Stavangerregionen (IVAR IKS) vedrørende sorteringsanlegg for restavfall. Hovedfokus her har vært å øke graden av materialgjenvinning og som et eventuelt alternativ til kildesortering av plastemballasje i de to største kommunene. I dette prosjektet ble biologisk tørking av tungfraksjonen før forbrenning vurdert ut fra en ren økonomisk innfallsvinkel, men løsningen ble ikke anbefalt. ROAF gjennomfører for tiden en vurdering av MBT-løsning med vekt på utsortering av plastemballasje og er innstilt på å foreta en kildesortering av våtorganisk avfall først. FolloRen og Bærum kommune er andre virksomheter som vurderer MBT-løsninger som aktuelle løsninger uten forutgående kildesortering av våtorganisk avfall. FolloRen har vedtatt en slik løsning og det bygger i stor grad på erfaringer fra et anlegg i Ludvika i Sverige. Det har ikke vært grunnlag for å vurdere dette prosjektet spesielt i denne fasen av prosjektet. 3.4 Det norske utgangspunktet for MBT Norge er en ledende nasjon i Europa når det gjelder håndtering av avfall, uten bruk av MBT som en metode. Det kan ha sammenheng med en rekke forhold. I det følgende foretas en vurdering av disse forhold. Det er viktig for å forstå hvor vi står i dag og om forutsetningene er endret for etablering av MBT som løsning i Norge i fremtiden. Nødvendig anleggsstørrelse Hovedandelen av MBT- anlegg som er etablert i utlandet de siste 20 år er store kostbare anlegg som er relativt teknisk kompliserte og som har høy kapasitet. Det er derfor etablert et inntrykk av at denne type løsninger er lite aktuelle for Norge med lite befolkningsgrunnlag og mye spredt bosetning. Det har vært betydelig skepsis til å kopiere store og dyre anlegg fra utlandet. Kildesortering Norge er en nasjon som har satset på kildesortering av avfall siden 1990 og som ble forsterket med reguleringer for deponering som medførte utvikling av kildesortering av matavfall. Videre har produsentansvar for emballasje bidratt til utvikling av m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 14/98
kildesortering av plastemballasje, kartong, mv. Sentrale sorteringsanlegg har ikke vært aktuelt. Deponiforbud Det var i 2003 at arbeidet med de konkrete planene om et deponiforbud startet opp og som endte opp i et forbud i 2009. Det har fra myndighetene vært fokusert på å fjerne avfall fra deponi uten at man har sett mye på alternative løsninger. Slik forbudet er utformet setter det klare begrensninger for MBT som metode. Det er mange deponieiere som i dag står i en usikker og vanskelig situasjon i lys av reduserte inntekter fra deponering, samtidig som miljøkravene er betydelig skjerpet. Det er behov for aktivitet som kan være egnet på denne type lokaliteter, og som kan bygge på den infrastruktur som er tilgjengelig, herunder uttak av deponigass. Begrenset etterspørsel kvalitetssikret brensel. Det er i dag lite etterspørsel etter kvalitetssikret brensel til sementindustri og andre forbrenningsovner tilknyttet norsk industri. Det er ingen grunn til å betrakte Norge som eneste marked for brensel. Det kan være avsetningsmuligheter for spesielle brenselkvaliteter både til anlegg i Sverige og andre land. Klima og vinterforhold Det er grunn til å ta på alvor at vilkårene for denne type anlegg kan være forskjellig fra land i Sentral-Europa og Norge. Avfallssammensetning kan være forskjellig og innhold av snø/is i avfallet kan skape problemer i mekaniske og biologiske enheter. Videre kan de klimatiske forholdene også påvirke prosessene. 3.5 Norsk regelverk for deponering av nedbrytbart avfall Norge har ikke utviklet noe regelverk som tar høyde for anvendelse av MBT som metode for avfallsbehandling. Tvert imot er det sider ved det norske avfallsregelverket som bidrar til at forutsetningene for å utvikle MBT i Norge, kan være vesentlig forskjellig i forhold til andre land. Dette gjelder først og fremst det strenge forbudet mot deponering av nedbrytbart avfall. Sentrale elementer i det norske avfallsregelverket for deponering av avfall er: 1. Forbud mot deponering av nedbrytbart avfall, jf. Avfallsforskriftens 9 4a. 2. Unntak fra forbudet for avfall hvor TOC (totalt organisk karbon) ikke overstiger 10 % eller hvor glødetapet ikke overstiger 20 %. 3. Krav til mottakskontroll for avfall som skal legges på deponi. 4. Deponiavgift 5. Krav til maks. lagringstid. 3.5.1 Deponiforbudet Forbudet mot deponering omfatter biologisk nedbrytbart avfall, med unntak av avfall hvor totalt organisk karbon (TOC) ikke overstiger 10 % eller hvor glødetapet ikke overstiger 20 %. Kravene er i og for seg særnorske ettersom det ikke er noen direkte føring i deponidirektivet for disse kravene. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 15/98
I forkant av deponiforbudet vurderte SFT MBT som en alternativ metode for avfallbehandling, primært som en metode for å forbehandle avfallet før deponering. Det ble hevdet at deponiresten etter sortering vil ha for høyt innhold av TOC, vesentlig på grunn av tungt nedbrytbart organisk materiale, til at deponiresten kan tilfredsstille kravene til deponering. Ut over dette vil ikke SFT sette noen direkte restriksjoner på bruk av MBT, dersom man kan komme opp med en løsning som tilfredsstiller kravene. I tillegg pekes det på at grenseverdiene ikke må bli noe hinder for forskning på alternative behandlingsmåter, herunder biocelle. Forskriften setter også krav til maksimal lagringstid for avfall. Nedbrytbart avfall kan derfor ikke mellomlagres på deponi mer enn: Ett år dersom det skal sluttbehandles. Tre år dersom det skal gjenvinnes. Ved mellomlagring utover 3 år vil avfallet bli betraktet som deponert. Bestemmelsen vil gjelde for deponibiocelle, mens reaktorbiocelle betraktes som behandling og er derfor uten tidsbegrensning. 3.5.2 Norske kriterier og målemetoder I høringen av deponiforbudet var det flere instanser som pekte på at både TOC og glødetap var uegnet som metoder for å avgjøre om avfallet var nedbrytbart. Det ble pekt på at testene også ville inkludere plast som ikke omfattes av deponiforbudet. Det ble videre gitt innspill om bruk av respirasjonstester (GS 21og AT 4) som et alternativ til TOC og glødetap. SFT vurderte disse som for unøyaktige ettersom de i liten grad ville ta med respirasjon fra tungt nedbrytbart materiale som papir og tre. SFT har ikke gitt noen klar begrunnelse for valg av parametre, men viser til deponidirektivet som setter grense for TOC - innhold i farlig avfall som deponeres på farlig avfallsdeponier og i gipsavfall som deponeres i deponiceller. Videre pekes det på at de to metodene utfyller hverandre ettersom TOC beste egner seg for testing av homogent materiale, fortrinnsvis i flytende form, mens glødetap egner seg særlig for blandet heterogent materiale. Det norske regelverket for deponering er utviklet for å forebygge og redusere utslipp av metangass. Spørsmålet her er om det er mulig å produsere en deponirest gjennom MBT som er stabil over tid og ikke fører til økte utslipp av metangass. De valgte metodene for å teste avfallet er ikke tilfredsstillende for å vurdere dette. Begge metodene er forbrenningsparametre og gir ikke noe svar på avfallets potensialet for biologisk nedbrytbarthet. Norske myndigheter har ikke bygd på erfaringer fra land i Europa som har tilpasset regelverket til MBT. 3.5.3 Mottakskriterier og mottakskontroll Mottakskriteriene for avfall til deponi (Vedlegg II til kap. 9 i avfallsforskriften) krever at avfall som leveres til deponi skal kunne dokumenteres gjennom basiskarakterisering. Basiskarakterisering inkluderer relativt enkle vurderinger, men i tillegg skal disse vurderingene underbygges med tester bl.a. for å kunne dokumentere at kravene overholdes. Testene er i første rekke knyttet til utlekkingsegenskapene. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 16/98
I tilknytning til basiskarakteriseringen må derfor deponiresten fra MBT testes før den kan deponeres. Resten må i tillegg til å tilfredsstille kravene til innhold av TOC/glødetap, også tilfredsstille en rekke utlekkingsparametre. 3.5.4 Deponiavgiften Fra 2010 ble deponiavgiften lagt om slik at det betales etter to ulike satser: a. Biologisk nedbrytbart avfall som deponeres etter dispensasjon gitt fra forurensningsmyndighetene kr 455,- b. Annet avfall kr 275,- Bruk av reaktorbiocelle betraktes som behandling og ikke deponering. Anlegg som driver reaktorbiocelle blir derfor i dag ikke ilagt sluttbehandlingsavgift. 3.5.5 Krav tilbruk av kompost I Norge fastsetter gjødselvareforskriften krav til gjødsel og jordforbedringsmidler produsert fra avfall. Dette regelverket vil også gjelde for omsetning av kompost fra blandet avfall. Sentrale elementer i gjødselvareforskriften er: Grenseverdier for innhold av potensielt miljøfarlige forbindelser (tungmetaller) Grenseverdier for innhold urenheter (små biter av plast, glass, metall med mer). Mengdebegrensninger for bruk på landbruksjord. I tillegg er det krav til at produktet skal være stabilisert slik at det ikke gir luktulemper med mer ved lagring og bruk Etter forskriften er det 4 forskjellige klasser avhengig av innhold av miljøgifter (tungmetaller). Klasse 0 Ingen bruksbegrensning, men må anvendes i samsvar med gjødselplan Klasse 1 4 tonn TS/Daa pr 10 år Klasse 2 2 tonn TS/Daa pr 10 år Klasse 3 Kun på grøntarealer For alle klasser gjelder det at totalinnholdet av plast, glass eller metallbiter med partikkelstørrelse større enn 4 mm ikke skal utgjøre mer enn 0,5 vektprosent av totalt tørrstoff. I tillegg til gjødselvareforskriften gjelder Økologiforskriften for gjødsel som skal benyttes i Økologisk landbruk. Denne forskriften tillater bare gjødsel produsert fra kildesortert organisk avfall. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 17/98
4. Internasjonal oversikt litteraturstudie 4.1 Kilder til informasjon og type informasjon En sentral del av prosjektet har vært å finne fram og analysere informasjon som beskriver utviklingen innen MBT som behandlingsmetode og hva som er gjeldende status. Det er foretatt et relativt omfattende søk etter litteratur gjennom tilgjengelig kilder og direkte søk på internett. Antall referanser er omfattende. I påfølgende tabell har vi satt opp noen av de viktigste kildene som er benyttet. Kompendier som er publisert som en del av internasjonale konferanser består som regel av en lang rekke relevante referanser. Kilde Mechanical Biological treatment: A guide for Decision makers. Process, policies and markeds. (Junipher 2005) Waste-to- resources 2009. 3. Internationale Tagung MBA und Sortieranlegen Sardinia 2009 Symposium Tabell 4.1.1: Hovedkilder litteraturstudium Beskrivelse Den første store utredningen om MBT finansiert av Sita og Assure. Omfatter 4 delrapporter og en sammendragsrapport. Kompendium fra internasjonal konferanse om MBT. Kompendium fra den 12. internasjonale avfallskonferansen på Sardinia. Det viste seg ganske snart at dette grunnlaget ikke var tilstrekkelig for en gjennomgang av MBT området og litteratur er derfor innhentet fra en rekke andre kilder. Blant mange arbeider kan vi trekke fram følgende publikasjoner: The Use And Application To Land Of Mbt Compost-Like Output Review Of Current European Practice In Relation To Environmental Protection. Utredning for EPA i Storbritannia. Critical analysis of the potential of mechanical biological treatment for irish waste management. Utredning for EPA i irland Mechanical biological treatment of municipal solid waste. Defra 2007. Heavy metals and organic compounds from waste used as organic fertilisers. Utredning for EU/DG Miljø. Biodegradability testing of the municipal solid waste reject. Nordtest En samlet oversikt over de viktigste litteraturhenvisninger i prosjektet er vedlagt bak i rapporten. Det foreligger lite aktuell litteratur om MBT fra kilder i Norge og andre nordiske land. Hovedkildene til informasjon har vært de land i Europa som har etablert mange anlegg og har lang erfaring med denne type løsninger. Påfølgende tabell viser typer informasjon som er innhentet og systematisert gjennom litteraturstudiet. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 18/98
Type informasjon Felles overordnet regelverk i EU Kvalitet sluttprodukter og markedsmessige forutsetninger Beskrivelse Det er innledningsvis sett på EU sin avfallspolitikk og hvordan den åpner for bruk av MBT som en metode for å oppnå fastsatte miljøstrategier. Deponidirektivet Strategier for organisk avfall Rammedirektiv Emballasjedirektiv Kvalitet på sluttproduktene er avgjørende for videre gjenvinning og disponering. Det er valgt først å se på erfaringer med de produkter som kan være resultat av ulike typer MBT prosesser. Det gjelder både: Avfall til materialgjenvinning Avfall til brensel (RDF) Organisk fraksjon som brukes som jordprodukt. Organisk fraksjon som stabiliseres og deponeres Det foreligger betydelig data som beskriver sluttprodukt og bruk, men forutsetningene for spesifikke data vedrørende kvalitet er noe mangelfullt. Produktkvaliteten er ofte usikkerhetsfaktor. For disponering av organisk fraksjon er det lagt vekt på å synliggjøre nasjonalt regelverk og de faktiske mulighetene og begrensningene det setter for bruk av MBT. Behandlingskonsepter og anleggsleverandører, teknologi Det er søkt å gi en oversikt over hvilket omfang MBT har i form av ulike konsepter, teknologi og anleggskapasitet. MBT-anlegg i Europa er ofte kjennetegnet ved at de består av en lang rekke enheter som skal fungerer sammen som en helhet. Materialbalanser Mange referanser har satt opp en materialbalanse for de ulike anlegg eller teknologier. Det er meget store variasjoner i hva du får ut av et slikt anlegg ettersom anleggene ofte er designet for et bestemt formål. Økonomiske forhold Det generelle inntrykk er at dette er store kostbare løsninger, men med betydelig variasjon mellom de ulike konseptene. Kostnader er vurdert på et overordnet nivå. Miljømessige forhold Miljøeffekten av MBT vil avhenge av mange forhold, herunder energibalanser, utbytte av produkter, substitusjon av energi, utslipp og nærmiljøforhold. Miljøeffektene er i denne fasen av prosjektet vurdert på et overordnet nivå. Tabell 4.1.2: Struktur for systematisert informasjon m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 19/98
4.2 Regelverket i Europa Miljø- og avfallsregelverket innenfor EU har vært en viktig drivkraft for framveksten av MBT i Europa. De viktigste føringer er nedfelt i: Avfallsrammedirektivet som bl.a. fastsetter et overordnet avfallshierarki, og som setter krav om at alle land skal ha en egen avfallsstrategi/avfallsplan. Emballasjedirektivet som stiller krav til materialgjenvinning av emballasje hvor sentral sorting av blandet avfall er en delløsning. Deponidirektivet 6 som har en målsetning om å redusere mengdene avfall til deponi Utkast til bioavfallsdirektiv som framla forslag til felles regler for disponering av kompost og kompostlignende produkter (CLO). De ulike land har med utgangspunkt i regler og føringer fra EU implementert og utviklet et nasjonalt regelverk som har stor betydning for mulighetene for å sikre en fornuftig løsning for disponering av organisk fraksjon fra et MBT-anlegg. Deponidirektivet Krav til deponering følger av kravene til deponidirektivet, men de fleste land har i tillegg egne nasjonale regler som utfyller fellesbestemmelsene på områder der disse er for generelle. Hovedintensjonen med deponidirektivet er å sikre lav miljøbelastning ved deponering av avfall, samt redusere mengdene avfall til deponi i samsvar med forutsetningene i avfallshierarkiet. Et sentralt punkt i direktivet er kravene om å redusere mengdene biologisk nedbrytbart avfall til deponi iht følgende plan: 75 % av mengden produser i 1995 innen 2006. 50 % av mengden produser i 1995 innen 2009. 35 % av mengden produser i 1995 innen 2016. Direktivet fastsetter at det bare kan deponeres avfall som er forbehandlet med den hensikt å redusere avfallsmengden samt forebygge fare for helse og miljø. EU-regelverk fastsetter ikke noe generelt forbud mot deponering av avfall. Direktivet fastsetter videre krav til og prinsipper for mottakskontroll av avfall som kan mottas og deponeres på de ulike kategoriene deponier. Kommunalt avfall og stabilt ikkereaktivt avfall med tilsvarende ulekkingsegenskaper som ordinært avfall kan deponeres på deponier for ordinært avfall. Deponidirektivet klarlegger ikke hva som er stabilt ikkereaktivt avfall, ei heller fastsetter det krav til utlekking eller totalinnhold for avfall som kan deponeres på deponier for biologisk nedbrytbart avfall (ordinære deponier). Dette er opp til det enkelte land. Kravene i deponidirektivet er normalt implementert i nasjonalt regelverk i en eller annen form. Nye medlemmer i Øst-Europa har fått 4 år mer tid på seg for å oppfylle de samme kravene. 6 Rådsdirektiv 1991/31/EF m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 20/98
I land hvor det har vært lite aktuelt å utvikle forbrenning av blandet restavfall som metode både ut fra begrenset energiavsetning og motstand i befolkningen har MBT fremstått som en nøkkelfaktor i arbeidet med å nå målene i deponidirektivet, Arbeidsdokument bioavfallsdirektiv I arbeidet med temastrategien for beskyttelse av jord ble det lagt opp til at det varslede bioavfallsdirektivet skulle etablere et felles regelverk for anvendelse av MBT kompost (CLO). Dette direktivet foreligger i et gammelt arbeidsutkast 7 som er trukket tilbake. Det arbeides med å ta dette arbeidet opp igjen, men det er uklart om og når dette vil skje. EUs Green paper for håndtering av bioavfall ser et behov for felles regler, både for høygradig og lavgradig kompost som kan utvikles i et eget bioavfallsdirektiv eller i et kommende avfallsrammedirektiv (2014). 8 Uansett er det sannsynlig at arbeidsutkastet til bioavfallsdirektiv vil være et viktig grunnlag for de videre diskusjonene om bruk av kompost og CLO innen EU. EUs temastrategi for jordbeskyttelse av jord, som viser at det er stort behov for organisk materiale, spesielt i Sør-Europa, men også i Frankrike, Tyskland og Storbritannia. Bruk av kompost som jordforbedringsmiddel er knyttet til flere forhold som: o Erosjonsforebyggende. o Redusert bruk av kunstgjødsel og pesticider. o Økt biodiversitet. o Reduserte klimautslipp. Det legges til grunn at bruk av kompost over tid vil øke bindingen av CO 2 og derfor være med på å redusere landenes utslipp av klimagasser, noe de har forpliktet seg til gjennom Kyotoprotokollen. Klima fremstår mao som en av drivkreftene for økt bruk av kompost. 4.3 Produkter og produktkvalitet 4.3.1 Oversikt aktuelle produkter Produkter fra et MBT anlegg vil avhenge av løsningsdesign og formålet med prosessen. I tillegg vil sammensetning på inngående avfall være av stor betydning, herunder andel fra husholdning og næringsliv. Normalt er MBT en metode for såkalt kommunalt avfall som består av husholdningsavfall og avfall som har tilsvarende karakter fra næringslivet. Erfaringer viser at det er betydelig variasjon i mengdeandel for de ulike produktene. Normale variasjonsområder for produkter skilt ut fra mekanisk trinn, biologisk trinn og etterbehandling er vist i figuren nedenfor. 7 Working Document Biological treatment of biowaste 2nd draft (DG Env. 12.02.2001) 8 COM (2008) 811 Final Green paper on the management of biowaste in European union. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 21/98
Input 100 % Mekanisk behandling 35-50 % Biologisk behandling 20 30 % Stabilisert organisk sluttprodukt RDF (35 50 %) Biogass 50 100 m3/tonn avfall Deponi Gjenvinnbart (3-25 %) RDF Etterbehandling Gjenvinnbart CLO (5 15 %) Inert Tabell 4.3.1: Flytdiagram for MBT med tilhørende massebalanse Valg av løsning vil variere ut fra hvilke markeder som finnes lokalt/nasjonalt og hvilke krav som gjelder for disponering av brensel, stabilisert organisk sluttprodukt på deponi, eller som kompost på grøntareal eller landbruk. 4.3.2 Gjenvinnbart materiale Gjenvinnbare materiale vil normalt sorteres ut i den mekaniske behandlingen før biologisk trinn. Til en viss grad finnes prosesser som også kan sortere ut noe material etter biologisk trinn. Det kan sorteres ut fraksjoner av papir/papp, plast, jern/metall og glass. Kilder angir et potensial på ca. 25 % materialgjenvinning, men det vil avhenge av inngående materiale og om anlegget er utformet for å sortere ut til materialgjenvinning. Det fleste anlegg inkluderer utstyr for utsortering av jern og metaller for materialgjenvinning. Det vil være innslag av urenheter i disse kvalitetene og de må behandles videre i egne anlegg for sortering og gjenvinning av metaller. Papir/papp vil normal ha så dårlig kvalitet at de fleste anlegg heller lar disse fraksjonene inngå i en brenselfraksjon (RDF). Kvaliteten vil være avhengig av andel næringsavfall og i hvilken grad matavfall er kildesortert og ikke følger med restavfallet. Det rapporteres om en del anlegg som utsorterer plastemballasje til materialgjenvinning. Det vil da være behov for en videre sortering med optiske lesere for å skille ulike typer plastmateriale i form av PE, PP, PET, mv. Det vil også her følge med uren emballasje og fremmedlegemer som må håndteres i videre prosessering med vasking, mv. Det har vært en del skepsis til å satse på gjenvinning av plast fra blandet restavfall, men det fremstår som et effektivt supplement til kildesortering for å oppnå målene i emballasjedirektiv. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 22/98
Det vil normalt være en vurdering av de økonomiske forutsetninger som blir avgjørende sammen med risiko for prisendringer. Mange land i Europa kan brensel leveres til sementindustri til en meget lav kostnad og noen ganger leveres gratis. Da er det lite økonomi å foreta utsortering av plast og papir/papp av relativt dårlig kvalitet. I Spania får MBT anlegg som tar ut plast tilskudd fra produsentansvarsordningen som gjør det aktuelt. Generelt har det blitt økt fokus i Europa på MBT sitt potensial for å øke materialgjenvinning av husholdningsavfallet ved behandling av restavfallsfraksjonen. MBT kan da være et supplement i en sorteringsstrategi sammen med kildesortering av papir, glass, metall, plastemballasje og matavfall. 4.3.3 Avfallsbasert brensel En stor andel av avfallet som går inn i et MBT-anlegg vil normalt ende opp i et foredlet avfallsbrensel som kan oppfylle definerte kriterier fra sementindustri og andre brukere. Det kan deles inn i to hovedkategorier: 1. Refuse derived fuel (RDF) 2. Solid recovered fuel (SRF) De fleste MBT-anlegg bygger på å skille ut en organisk nedbrytbar fraksjon med innhold av annet tungt avfall og en lett energifraksjon som i hovedsak består av papir, plast, tekstiler, mv. Denne lette fraksjonen vil normalt kvernes opp for å bli et homogent ensartet brensel som kan møte definerte krav til størrelse, brennverdi, askeinnhold, mv. En felles betegnelse er normalt Refuse derived fuel (RDF). Det er MBT-anlegg som produserer et brensel med innhold av organisk avfall etter en biologisk eller termisk tørkning. En felles betegnelse er SRF (Solid recovered fuel) som ofte leveres til vanlige avfallsforbrenning ristanlegg eller virvelsjiktovner (FB-ovner). Det vil kunne være en fraksjon på 30-90 mm som innholder mye av matavfallet som tørkes for å redusere mengden som leveres til forbrenningsanlegg. Det finnes også prosesser som foretar biologisk tørking av hele avfallsmengden før påfølgende separering. Det er steder med høyt innhold av matavfall. Det er mulighetene for avsetning av brensel og tilhørende priser som ofte har vært et avgjørende element for den prosess som er etablert. Normalt har fremdeles denne type brensler negativ verdi, men det er rapportert om leveranse til null kost. RDF fra en MBT vil ha høyere brennverdi enn vanlig blandet avfall samtidig som produktet gjennom behandlingen har et lavt innhold av fraksjoner som kan skape problemer i forbrenningen eller som har lav eller ingen brennverdi. Dette brenslet er egnet for energianlegg i industrien som har tillatelse til å brenne avfall som substitusjon for fossilt brensel som ofte er avgiftsbelagt. Slike anlegg har normalt heller ikke krav om å betale statlige forbrenningsavgift. Brenslet vil være lagringsstabilt og kan således være med å jevne ut behovet for brensel i kommunale forbrenningsanlegg og sikre nok avfall i fyringssesongen. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 23/98
4.3.4 Biogass I et MBT-anlegg vil det aller meste av det organiske avfallet være i den tunge fraksjonen som eventuelt går til et behandlingstrinn med biogassproduksjon. MBT anlegg med anaerob behandling som biologisk trinn for husholdningsavfall vil erfaringsmessig produsere 50-100 NM 3 biogass pr tonn utsortert organisk avfall. Det er noe under den mengden biogass som produseres fra kildesortert våtorganisk avfall. Noen rapporterer om lavere gassutbytte fra MBT, men det vil også være avhengig av avfallet inn og hvordan forbehandlingen er designet. Biogassen benyttes normalt direkte til energiformål i en gassbrenner og varmeproduksjon eller gassmotor for elproduksjon. De lokale forhold avgjører hva som er valgt løsning. Det er ikke vanlig å oppgradere biogass til drivstoffkvalitet. Litteraturen gir ingen indikasjoner på at gasskvaliteten fra et MBT-anlegg er dårligere enn gass fra et anlegg produsert på kildesortert avfall. Ved bruk av MBT som løsning vil det totale gassutbytte fra organisk nedbrytbart avfall øke. Det gjelder både om MBT behandler restavfall med eller uten forutgående kildesortering av organisk avfall. Det er i Europa som i Norge en begrenset effektivitet i kildesorteringen med 50-70% utsorteringsgrad av organisk avfall. For franske forhold regnes det med 90 kg organisk avfall pr innbygger gjennom MBT (uten kildesortering) mot 44 kg/innbygger ved kildesortering. Dersom disse forutsetningene legges til grunn vil produksjonen av biogass basert på blandet fraksjon gi 35 % mer gass sammenlignet med biogass produsert fra den kildesorterte fraksjonen alene. 4.3.5 Jordprodukter Jordprodukter fra MBT anlegg for blandet avfall vil generelt ha dårligere kvalitet enn tilsvarende produkter fra kildesortert avfall. Det underbygges klart i den gjennomførte litteraturstudie. Det avgjørende spørsmål blir de bruksbegrensninger som settes på denne type produkter og om det faktisk vil være et marked. I det følgende vurderes de ulike krav som finnes i ulike land og faktisk erfaringer med bruk av produkter. En langsiktig strategi basert på produksjon av gjødsel eller jordforbedringsmiddel fra blandet restavfall til landbruket synes ikke å være fremtidsrettet. Jordprodukter fra MBT kan derimot ha et potensial som tilslag til anleggsjord og lignende, og må dermed tilfredsstille kravene til klasse 3 i gjødselvareforskriften Regelverk for bruk av jordproduktene Det finnes ingen felles EU krav for bruk av kompost (eller CLO), men de fleste land i Europa har egne nasjonale krav. Regelverket i de fleste land setter krav til: Maksimalt innhold av tungmetaller målt som mg/kg TS. Noen land har også krav til spesifikke organiske miljøgifter. Maksimalt innhold av urenheter i form av glass, plast, metall målt som % av TS for partikler over enn gitt størrelse. Noen har også krav til maksimalt innhold av inert materiale. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 24/98
I varierende grad er det også satt en eller annen form for bruksbegrensning for bruk av kompostproduktet, men da normalt brukt i landbruket. Disse kravene er ofte gitt i form av tonn/arealenhet og tidsenhet på samme måte som kravene er gitt i Norge. Noen regulerer på saltinnhold (Østerrike) og noen på maksimal tungmetalltilførsel (Frankrike, Italia). Grenseverdier for tungmetaller i noen land er vist i tabell 4.3 nedenfor. Grenseverdiene er i noen land forskriftsregulert, men andre land har obligatoriske eller frivillige sertifiseringssystemer. Flere land har ulike grenseverdier for å skille mellom kvalitetskompost som kan benyttes på landbruksjord og kompost som primært kan benyttes på grøntarealer. Dette er for å ta høyde for utnyttelse av lavverdig kompost som eksempelvis er produsert fra MBT eller som av andre grunner har forhøyet innhold av miljøgifter. Tabellen viser bare de tungmetaller som reguleres i norsk regelverk. Land Klasse/Bruk Metall (mg/kg TS) Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn Klasse 0 jordbruk 0,4 50 50 0,2 20 40 150 Norge Klasse 1 jordbruk 0,8 60 150 0,6 30 60 400 Klasse 2 - jordbruk 2 100 650 3 50 80 800 Klasse 3 - Grøntareal 5 150 1000 5 80 200 1500 Danmark 9 Jordbruk/grøntareal 0,8 100 1000 0,8 30 120 4000 Klasse 1 - Jordbruk 1 70 70 0,7 35 100 300 Tyskland 10 Klasse 2 - jordbruk 1,5 100 100 1 50 150 400 Klasse A+ Økologisk 0,7 70 70 0,4 25 45 200 Østerrike 11 Klasse A Jordbruk 1 70 150 0,7 60 120 500 Frankrike 12 U44051 3 120 300 2 60 180 600 Italia 13 Kompost 1,5-150 1,5 50 140 500 MSW Kompost 10 500 600 10 200 500 2500 Gjødsel 0,7 70 70 0,4 25 45 200 England 14 Jordbruk/grøtareal 1,5 100 200 1 50 200 400 Klasse A - Gjødsel 0,7 70 70 0,4 25 45 200 Spania 15 Klasse B - Gjødsel 2 250 300 1,5 90 150 500 Klasse C - Gjødsel 3 300 400 2,5 100 200 1000 Klasse 1 0,7 100 100 0,5 50 100 200 EU 16 Klasse 2 1,5 150 150 1 75 150 400 Klasse 3 - Stabilisert 5 600 600 5 150 500 1500 Tabell 4.3.2: Krav til tungmetallinnhold i kompost i noen europeiske land. 9 BEK 1650 10 Biowaste Ordinance (BioAbFV) 11 Compost ordinance, FLG II Nr. 292/2001 12 NF UN - 051 13 Law on fertilisers (L748/84) 14 Kompost Standard: BSI PAS 100:2005 15 Real Decreto 824/2005 16 Working Document Biological tratment of waste 2nd draft (forslag trukket tilbake) m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 25/98
Tabellen ovenfor viser også grenseverdiene for tungmetaller foreslått i EUs arbeidsdokumentet for direktiv for behandling av bioavfall. Dette dokumentet foreslo en klasse lavverdig kompost med betegnelse stabilised biowaste for produkter som ikke overholdt grenseverdiene for å benytte på landbruksjord, men som allikevel kunne utnyttes. Utkast til regler i direktivet skiller klart mellom kompost produsert fra kildesortert organisk avfall og blandet avfall. Det legges til grunn at det bare er gjødsel/jordprodukter produsert fra kildesortert avfall som kan tilføres landbruksjord, mens stabilised biowaste produsert fra blandet avfall, bare kan benyttes på grøntarealer, toppdekke på fyllplasser osv. Et like sentralt krav er kravene til maksimalt innhold av urenheter. Dette kan være en spesiell utfordring for CLO produsert fra blandet avfall. Nedenfor er krav til innhold av urenheter oppsummert for enkelte land. Land Urenhet Partikkelstørrelse Maks innhold Norge Glass, plast, metall > 4 mm 0,5 % Tyskland Glass, plast, metall > 2 mm 0,5 % Storbritannia Totalt > 2 mm 0,5 % Herunder plast - 0,25 % Spania Glass, plast, metall > 2 mm 3 % Frankrike Italia Plast (folie) > 5 mm 0,3 % Annen plast > 5 mm 0,8 % Glass > 2 mm 2 % Plast < 3,33 mm 0,45 % 3,33 < 10 mm 0,05 % Urenheter klasse 1 & 2 > 2 mm 0,5 % EU Urenheter Stabilisert > 2 mm 3 % Tabell 4.3.3: Krav til maksimalt innhold av urenheter i kompostprodukter Kravene er generelt mer lempelige i land som prioriterer utnyttelse av CLO. Forslaget til EU direktiv for bioavfall foreslår her et skille mellom klasse 1 som kan benyttes i landbruket og stabilisert bioavfall som kan benyttes på grøntarealer med mer. Både Tabell 4.3.2 og Tabell 4.3.3 viser stor spredning i fastsettelsen av krav, og det synes helt klart å være behov for en harmonisering eventuelt et felles vitenskapelig grunnlag for fastsettelsen av krav. Norge hører med til de land som har strenge krav og når man ser konsentrasjonskrav sammen med bruksbegrensninger har Norge trolig de strengeste reguleringene. Utnyttelse av CLO til landbruk eller grøntareal Restproduktet etter kompostering og ettermodning av den faste bioresten blir et kompostlignende produkt (CLO) som i prinsippet kan benyttes som jordforbedringsmateriale på landbruksarealer eller på grøntarealer om de oppfyller regelverket. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 26/98
Land som har satset på bruk av CLO både på landbruk og grøntarealer er Spania, Frankrike, Portugal, Polen og Sør-Italia. Nedenfor er tilgjengelig data for produksjon av blandet avfallskompost oppsummert. 17 Land Blandet avfalls kompost (CLO) (tonn/år) Andel av total kompostproduksjon Spania 640 000 75 % 2005 Frankrike 600 000 24 % 2005 Storbritannia 45 000 2 % 2005/06 Irland 24 500 24 % 2006 Portugal 23 000 79 % 2005 Tabell 4.3.4 Mengde MBT kompost (CLO) fra noen utvalgte land 18 År Selv om moderne MBT anlegg normalt har høy teknisk standard, er det store variasjoner i kvaliteten på CLO som blir produsert i ulike land, mellom de enkelte anleggene i samme land eller region og over året. 19 Dette skyldes naturligvis sammenheng med variasjoner i inngangsmaterialet og anleggsteknologien. Generelt kan man si at jo mer kompleks anlegget er designet desto høyere blir kvaliteten og desto mindre blir mengden CLO ut av anlegget. Det foreligger noe forskning knyttet til bruk av CLO på landbruk som er omtalt i påfølgende kapittel. En generell tendens er at selv land som har vært positive til en slik disponering etter hvert har blitt mer restriktive og har etablert innskjerpede krav til maksimalt innhold av urenheter og miljøgifter, samt mengdebegrensning. Trenden er derfor mindre bruk av CLO i landbruk. En viktig drivkraft for disponering av jordproduktene har vært av økonomisk karakter. Dersom man kan levere ut et produkt som kanskje har null verdi, men heller ingen eller lav kostnad, gir det bedre økonomi enn å levere et stabilisert materiale til deponi som det må betales for. 4.3.6 FOU bruk av kompostprodukter i landbruket Tungmetaller og organisk miljøgifter i gjødselprodukter og kompost EU kommisjonens DG Miljø gjennomførte i 2004 en omfattende studie av tungmetaller og organiske miljøgifter i gjødselprodukter som stammet fra avfall. Kompost produsert både av kildesortert og sentralsortert organisk avfall inngikk i prosjektet. Hensikten med prosjektet var bl.a. å få et bedre vitenskapelig grunnlag for arbeidet med å begrense forurensninger i kompost/clo med tanke på å sikre en langsiktig beskyttelse av jord. Resultatene når det gjelder kompostkvalitet viste at kompost produsert fra blandet husholdningsavfall (CLO) hadde et innhold av PTE 20 som lå 2 5 ganger høyere enn 17 Data for Polen og Italia foreligger ikke. 18 End of Waste Criteria JRD Scientific and Technical Report (2008) 19 The use and application to land of MBT compost-like output review of current European practice in relation to environmental protection. (EPA 2009/SR SC030144/SR3) 20 Potential toxic elements m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 27/98
kompost produsert fra kildesortert materiale. Andelen urenheter i avfallet hadde en målbar effekt på kompostkvaliteten. Sluttsikting av komposten vil ikke kunne kompensere fullt ut for forurensningene som tilføres gjennom råmaterialet. Kompost produsert fra kildesortert bioavfall har derfor en fordel framfor kompost produsert fra sentralsortert avfall. For organiske miljøgifter i CLO ble det pekt på at verdiene generelt var lave, men PCB- og dioksinkonsentrasjonen var 50 100 ganger høyere i CLO sammenlignet med kompost fra kildesortert avfall. PAH konsentrasjonen var 1 10 ganger høyere enn i CLO sammenlignet med kompost fra kildesortert avfall PCB, dioksin og PAH konsentrasjonene i kompost er lik bakgrunnsverdiene i jord og behøver derfor ikke reguleres. På den annen side vil CLO kunne ha høyere konsentrasjoner av tungmetaller enn bakgrunnsverdiene. På denne bakgrunnen anbefales det i studien, ikke å benytte CLO på landbruksarealer, men på grøntarealer og til toppdekke på fyllinger. Det er også foretatt simulering av akkumuleringen av tungmetaller i jord der det tas hensyn til tungmetaller i komposten som tilføres, bakgrunnsverdier i jord, atmosfærisk nedfall, ulekking via avrenning og opptak i planter. Det er benyttet europeisk middelverdier for kompost og middelverdier for østerrikske MBT - anlegg som produserer CLO. Sistnevnte verdier er relativt høye. Resultatene viser da også at det er betydelig høyere akkumulering av tungmetaller i jorda ved bruk av CLO enn ved bruk av kompost. Simuleringen viste at bruk av CLO innebærer at foreslåtte grenseverdier for tungmetaller i jord overskrides etter ca. 20 50 år, med normal bruk av kompost, avhengig av hvilke forbindelser man ser på. Tilsvarende tall for kompost fra kildesortert avfall er 150 - > 500 år. Forsøk med produksjon av kvalitetskompost fra MBT Et forsøk gjennomført på Pleumeur MTB anlegg i Frankrike viser at anlegget klarer å produsere en kompost som kan benyttes i landbruket iht til fransk regelverk. Sammenlignet med norsk regelverk lå 5 av 6 prøver i kl. 3 i forhold til tungmetaller hovedsakelig pga. blyinnholdet. Den siste prøven ligger i kl. 2 pga innholdet av krom. For fysiske urenheter er det ikke mulig å sammenligne resultatene direkte med norske krav ettersom det franske regelverket stiller mer spesifikke krav: Plast film > 5 mm skal være < 0,3 % Annen plast > 5 mm skal være < 0,8 % Glass og metall > 2 mm skal være < 2 % Det var bare 1 av 6 prøver i testen som tilfredsstiller disse kravene ettersom den eneste etterbehandlingen av komposten besto i sikt på 10 mm. For å vurdere om det var mulig å tilfredsstille kravene ble det gjennomført et tilleggsforsøk der kompost ble etterbehandlet med flere sikteanordninger for å fjerne små fraksjoner av plast, glass og metall (ballistisk sikt, overbåndsmagnet mm). Resultatet fra dette forsøket viste at det var mulig å nå kravene med relativt omfattende etterbehandling. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 28/98
Kjemisk karakterisering og vekstforsøk med ulike komposttyper I England foregår det, som følge av deponidirektivets målsetning om å redusere mengden avfall til deponi, flere forsøk med kompostering og bruk av kompost. I 2006 ble det publisert en studie gjennomført av Universitetet i Warwick som omfattet både: Kjemisk karakterisering av kompost (12 produkter) produsert fra ulike typer organisk avfall (våtorganisk avfall, matavfall, hageavfall) og Dyrkningsforsøk med ulike komposttyper (5 produkter) for å se på effektene av bruk i landbruket. To av kompostproduktene ble produsert fra blandet avfall via MBT. Hvordan denne forbehandlingen ble gjennomført går ikke fram av studien. Resultatene viste bl.a. at: Kompost produsert fra sentralsortering/mbt innholdt mye urenheter i form av glass, metall og plast (hhv 7 og 22 %), mens resultatene for kildesorterte fraksjoner lå under ca. 1 % urenheter. Kompost produsert fra blandet husholdningsavfall (via MBT) viste høye metall konsentrasjoner for den ene kompostfraksjonen. Den andre kompostfraksjonen basert på blandet avfall viste verdier som for øvrig kompost basert på kildesortert avfall. Dyrkningsforsøk på bygg viste 33 % redusert vekst for CLO sammenlignet med kontrollfeltet. Dette blir forklart med høyere innhold av natrium og tungmetaller enn de andre komposttypene. Innholdet av tungmetaller i korn var generelt lavt, men kobber og sinkverdiene var høyest for korn gjødslet med CLO. Også innholdet av tungmetaller (bly) i jord ble noe økt ved bruk av CLO, men var fortsatt lavt og under anbefalte grenseverdier. 4.3.7 Stabilisert deponirest Mulighetene for disponering av stabilisert deponirest på deponi er i all hovedsak knyttet til regelverk for deponering. Flere land i Nord- og Mellom-Europa har innført strenge restriksjoner på deponering av avfall som går lengre enn felles krav i EU-direktiv. Disse reglene er avgjørende for mulighetene for å kunne deponering en stabilisert deponirest. Nasjonale krav til deponering i noen land er oppsummert i tabellen nedenfor. Land Norge Sverige Danmark Tyskland Krav til deponering Forbud mot deponering av nedbrytbart avfall som har TOC > 10 % eller glødetap > 20 % Forbud mot deponering av brennbart avfall (2002) og organisk avfall som har TOC > 10 % (2005). Forbud mot deponering av forbrenningsegnet avfall. Forbud mot deponering av avfall med et organisk innhold > 3 % som for nedbrytbart avfall innebærer at det kun er aske etter forbrenning som kan deponeres. Det er gitt unntak for organisk fraksjon (CLO) produsert fra MBT. I Tyskland vurderes MBT som en forbehandlingsmetode som tilfredsstiller deponidirektivets krav til at avfallet skal være behandlet før det deponeres. TOC kravet er satt til maks 18 % TOC samt at det er krav til respirasjon og potensialet for metanproduksjon. I tillegg skal avfallets m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 29/98
Land Krav til deponering øvre brennverdi ikke overstige 6000 kj/kg. Østerrike Forbud mot deponering av avfall med TOC > 5 % som for nedbrytbart avfall innebærer at det bare er aske etter forbrenning som kan deponeres. Som for Tyskland anser Østerrike MBT som en akseptabel forbehandlingsmetode før deponering. Organisk fraksjon fra MBT (CLO) med øvre brennverdi < 6000 kj/kg kan derfor deponeres dersom det samtidig tilfredsstiller kravene til respirasjon og potensial for metanproduksjon. Frankrike Forbud mot deponering av avfall som ikke er restavfall. Tillater bruk av CLO fra MBT i landbruket, på grøntareal og deponi. Italia Spania Portugal Forbud mot deponering av avfall med brennverdi > 13 MJ. Tillater bruk av CLO i landbruk, på grøntarealer og på deponi. Brukt på deponi stilles det også krav til respirasjonsparameter. Ikke forbud. Tillater bruk av CLO. Ikke forbud. Tillater bruk av CLO. Tabell 4.3.5: Nasjonale krav til deponering Norge og Sverige skiller seg ut ved et deponiforbud som ikke er tilpasset mulighetene for å utvikle MBT som metode med åpning for å deponere stabilisert organisk fraksjon. Noen land, som Østerrike og Tyskland, har like strenge generelle krav for deponering av organisk avfall, men åpner samtidig for deponering, dersom avfallet har vært behandlet gjennom en MBT. Det er da satt grenseverdier for brennverdi og nedbrytbarhet. Andre land som Italia, Frankrike, Spania og Portugal har et regelverk som gir mulighet til å deponere en stabilisert organisk fraksjon etter MBT. Flere av disse landene har prioritert bruk av kompost og CLO i landbruk og grøntarealer, men ettersom kvalitetskrav har blitt skjerpet er deponering en aktuell alternativ løsning. Det er ingen felles regler i Europa for hva som kan betraktes som ikke-nedbrytbart avfall eller stabilt avfall som kan legges på deponi, og heller ingen regler for hvilke tester som skal legges til grunn for vurderingen av stabilitet. Regelverk og tester i den grad det finnes er blitt fastsatt i de enkelte landene. Tester som benyttes i noen land med tilhørende grenseverdier er oppsummert i tabellen nedenfor. Land Parameter/metode Grenseverdi TOC eller < 10 % Norge Glødetap < 20 % Tyskland Statisk respirasjonsindex (AT 4) eller < 5 mg O2/g TS m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 30/98
Land Parameter/metode Grenseverdi Østerrike Gassdannelsestest (GB 21) TOC < 18 % DOC Øvre Brennverdi Statisk respirasjonsindex (AT 4) eller Gassdannelsestest (GB 21 eller GS 21) Øvre Brennverdi < 20 Nl/kg TS < 250 mg/l < 6000 KJ/kg < 7 mg O2/g TS < 20 Nl/kg TS < 6000 KJ/kg Italia Dynamisk respirasjonsindex (DRI) < 1000 mg O2/kg VS h Biologisk metanpotensial (BM 100) eller - 21 England/Wales Dynamisk respirasjons index (DR 4) - 21 Scotland Glødetap - 21 Statisk respirasjonsindex (AT 4) eller < 10 mg/g TS EU 22 Dynamisk respirasjonsindex (DRI) < 1000 mg O2/kg VS h Tabell 4.3.6 Tester for stabilitet Utkastet til bioavfallsdirektiv foreslo å benytte statisk respirasjonsindex AT 4 eller dynamiske respirasjonsindex (DRI), og land som ennå ikke har fastsatt noe eget regelverk, som Frankrike og Finland vurderer å benytte disse metodene. Erfaringer viser at kravene i Tyskland og Østerrike kan oppfylles både ved kompostering og biogass med ettermodning, men at de krever at prosessen går over forholdsvis lang tid for å komme ned i 18% TOC. 4.4 Metoder for å bestemme stabilitet av deponirest Metoder som benyttes for å vurdere stabilitet eller gjenværende nedbrytningspotensial kan deles inn i kjemiske og biologiske metoder, der biologiske igjen kan deles inn i aerobe og anaerobe metoder. Kjemiske metode omfatter bl.a.: Totalt organisk karbon (TOC). Løst organisk karbon målt på eluat (DOC). Glødetap (LOI). Dette er tester som vanlig benyttes for å karakterisere avfall eller sluttprodukt eller utlekkingsegenskaper. Biologiske metoder omfatter en rekke ulike metoder. Forenklet kan de deles i metoder som måler respirasjonsaktivitet (O 2 forbruk)under aerobe forhold og metoder som måler gassproduksjon (CH 4 og CO 2)under anaerobe forhold. Noen av de mest aktuelle tester er nærmere vurdert nedenfor. Det er ikke gjennomført en samlet evaluering av ulike tester for å komme fram til en anbefaling, men det foreligger mye dokumentasjon vedrørende korrelasjon mellom ulike metoder. Det anses behov for å se nærmere på de biologiske tester og spesielt de som ikke tar så lang tid i gjennomføre. 21 Ingen grenseverdi, men reduksjon i gasspotensiale gjennom anlegget må bestemmes. 22 Working dokument Biological treatment of biowaste 2nd draft (DG ENV 2001) trukket tilbake m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 31/98
4.4.1 Kjemiske metoder Totalt organisk karbon (TOC) TOC måler alt karbon ved hjelp av IR etter oppvarming (forbrenning) og angis i vekt - %. TOC gir derfor et mål for alt karbon også uorganisk karbon, karbon bundet til plastfraksjonene og karbon bundet til annet organisk avfall som ikke eller i liten grad brytes ned i et deponi. Metoden inkluderer mao også karbon som ikke er knyttet til nedbrytbart avfall og sier derfor ikke noe om det biologiske nedbrytningspotensialet. TOC benyttes ofte til å karakterisere organisk innhold i materialer, men som indikator på biologisk nedbytbarhet er metoden lite egnet. Kravene i det norske regleverket på maks 10 % TOC kan trolig bare oppfylles ved forbrenningsprosesser. Det finnes eksempler på CLO med TOC ned mot 10 % og under, men normalt ligger verdiene i området 10 25 %, med et gjennomsnitt på 17 %. I all praktisk forstand innebærer en grenseverdi på 10 % TOC et forbud mot deponering av CLO på ordinært deponi eller bruk av CLO til toppdekk ved avslutning. Glødetap (LOI) Gravimetrisk metode som måler alt organisk karbon etter gløding ved 550 ºC. Denne metoden tar også med karbon bundet til plast samt karbon bundet til materiale som er tungt nedbrytbart i et deponi, f.eks trevirke. Metoden anses å være grov og lite egnet som indikator på nedbrytbarhet. Kravene i det norske regelverket på maksimal 20 % glødetap kan trolig bare oppfylles ved forbrenningsprosesser. Glødetapet for stabil organisk fraksjon fra MBT ligger normalt mellom 25 35 %. Det er gjennomført flere studier i Tyskland og Østerrike for å vurdere stabilisering av avfall, og i disse studiene er verken TOC eller glødetap regnet som egnede parametre for å beskrive potensialet for biologiske nedbrytning. 23 Løst organisk karbon (DOC) DOC måles på eluatet og brukes til å karakterisere karbon tilgjengelig for nedbrytning i sigevannet som oppstår. Metoden kan derfor si noe om potensialet for vannforurensning fra et forbehandlet avfall, men kan ikke si så mye om nedbrytningspotensialet. Det er gjennomført forsøk som viser en god korrelasjon mellom DOC og biologisk gasspotensial (GB 200), noe som innebærer at denne metoden allikevel kan være interessant. 4.4.2 Biologiske metoder - Aerobe metoder Statisk respirasjonsindex (SRI/AT 4) Ved denne testen (AT 4) bestemmes mikroorganismenes oksygenforbruk over 4 dager (i en s.k. sapromat eller respiromat) og resultatet angis som mg O 2/g TS. (Noen metoder angir resultatet i forhold til flyktig tørrstoff (VS)). AT 4 vil beskrive den biologiske aktiviteten i en prøve, og kan derfor si noe om hvor godt avfallet er aerobt nedbrutt og hvilken resterende biologisk aktivitet som er til stede. Metoden er aerob og inkluderer 23 J.Laine-Ylijoki, J-J. Syrjä, M. Wahlström: Biodegrability testing of the municipal solid waste reject (Nordtest 2004) m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 32/98
derfor ikke anaerobt nedbrytbare fraksjoner. AT 4 kan derfor ikke benytte for å beskrive den videre nedbrytningen i et deponi som i hovedsak styres av anaerobe prosesser. Det er i flere forsøk allikevel funne en god korrelasjon mellom AT 4 og den faktiske gassproduksjonen. Den korte testtiden på 4 dager gjør dessuten metoden praktisk anvendbar. Dynamisk respirasjonsindex (DRI) Respirasjonsparametre benyttes ofte for å bestemme stabilitet eller modningsgrad av kompost og for å overvåke komposteringsprosessen. Statiske metoder kan underestimere det faktiske oksygenbehovet ettersom de ikke tar hensyn til at oksygentransport gjennom mikroorganismenes cellevegger ofte er begrensende trinn i biofilm prosesser. I en DRI bestemmes oksygenopptaket i biomassen ved å måle differensen i oksygenkonsentrasjon i luftstrømmen inn i biomassen og ut av biomassen. (I noen metoder måles også CO 2 produksjonen). DRI angis som mg O 2/kg VS h. I beregningen tas det mao også hensyn til den totale mengden VS (glødetap) i biomassen og måletiden. Det er gjennomført forsøk på kompost for å definere et nivå der kompost kan karakteriseres som fersk eller moden. Korrelasjonen mellom DRI og biokjemisk metanpotensial (BMP) er i forsøk vist å være god. Metoden kan derfor benyttes til å angi stabilitet. 4.4.3 Biologiske metoder - anaerobe Biokjemisk metanpotensiale (BMP) BMP måler mengde biogass (metan og karbondioksid, eller bare metan) produsert i en prøver under anaerobe betingelser. Testen simulerer en realistisk anaerob nedbrytning og pågår helt til biogassproduksjonen avtar. Normalt benyttes 100 dager, hvorav testen betegnes som BMP100 og resultatet angis i Nm3 CH 4/kg TS. Metoden gir er realistisk bilde av metanpotensialet i avfallet under anaerob forhold, men er svært tidskrevende og i praksis uegnet som indikatorparameter. Gassdannelse (GB 21) GB 21 er en fermenteringstest som foregår i vandig miljø ved + 35 ºC i et forsøk på å simulere de faktiske forholdene i et deponi i laboratorie skala. Metoden tar 21 dager noe som er en praktisk tilnærming ettersom total nedbrytning minst ville ta noe noen hundre dager. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 33/98
4.5 Behandlingsløsninger 4.5.1 Leverandørmarked og anleggskapasitet Størrelsen på de ulike MBT-anlegg som er bygget er en funksjon av teknologitype, de lokale behov, markedsmuligheter for sorterte fraksjoner og mengde avfall. Av denne grunn er de fleste MBT-anlegg bygget i moduler med varierende kapasitet for å møte forskjellige behov. Majoriteten av de MBT-anlegg som er bygget har en kapasitet mellom 20.000 og 100.000 tonn/år, men det har også vært bygget anlegg med større kapasitet enn 200.000 tonn/år. Tabell 4.8 viser kapasitet på anlegg fra 27 leverandører. Firma < 50.000 tonn/år 50.000 100.000 tonn/år 100.000 200.000 tonn/år ArrowBio Bedminster <200.000 tonn/år Biodegma BTA Civic Ecodeco GRL Grontmij Haase Herhof Hese Horstmann ISKA Komptech Linde Nehlsen OWS/Dranco Ros Roca SBI SRS Sutco Valorga VKW Wastec Wehrle Tabell 4.5.1: Anleggsleverandører m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 34/98
4.5.2 Anleggstyper biologisk behandling Selv om det kan være stor variasjon i den mekaniske utrustningen er det dimensjonering og utforming av den biologiske prosessen som hovedsakelig skiller de ulike MBTanleggene fra hverandre. I tabell 4.9 er det listet opp hvilke biologisk trinn de forskjellige leverandører benytter i sine anlegg, Aerob kompostering Anaerob prosess Tunnel I hall Kontinuerlig blanding Enkel tildeling Tørking Substrat Våt, ett-trinn mesofil Våt, ett-trinn termofil Tørr, ett-trinn mesofil Tørr, ett-trinn termofil Våt, to-trinn mesofil Tørr, to-trinn termofil ArrowBio Bedminster Biodegma BTA Civic Ecodeco GRL Grontmij Haase Herhof Hese Horstmann ISKA Komptech Linde Nehlsen New Earth OWS/Dranco Ros Roca Rumen SBI SRS Sutco Valorga VKW Wastec Wehrle Tabell 4.5.2 Biologiske trinn i MBT fra ulike leverandører m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 35/98
4.5.3 Produksjon av biogass Omtrent en tredel av de operative MBT-anlegg i Europa produserer biogass via anaerob biologisk prosess. Den underliggende anaerobe prosessen varierer dog avhengig av leverandøren og anleggets konstruksjon. I tabell 4.10 har vi listet opp de firmaer som leverer MBT-anlegg, som benytter et anaerobt prosesstrinn, i samsvar med den spesifikke teknologien de leverer. Listen inkluderer bare de firmaene som har levert anaerob prosessteknologi til et anlegg som i øyeblikket er i drift eller som har blitt brukt som demonstrasjonsanlegg. Prosess Våt anaerob prosess (biogass) Tørr anaerob prosess (biogass) ETT-TRINN TO-TRINN Mesofil Termofil Mesofil Termofil Ros Roca Grontmij, SBI ArrowBio, BTA, GRL *, Haase, ISKA *, Linde, Wehrle * Valorga Linde, OWS, Valorga * Disse tre firmaene bygger anlegg for substratproduksjon. Mesofil prosess: 35-40 o C, Termofil prosess: 52-57 o C. Tabell 4.5.3 Anaerob prosessteknologi i MBT - anlegg Valorga teknologien har operert med både mesofil og termofil behandling, men i den samme tørre ett-trinns løsningen. Linde kan tilby både tørr og våt anaerob prosess, men i praksis er den våte teknologien brukt oftere i de fleste av deres spanske referanseanlegg. Lindes våte anaerobe prosessteknologi er også bredt demonstrert for en mengde anlegg for kildesortert våtorganisk avfall. Deres tørre teknologi er bare i bruk på ett anlegg og er vanligvis bare den foretrukne løsningen hvis plassmangel er et problem. Hese Firma Produksjonsland Antall referanseanlegg Referanseanlegg i: OWS/Dranco Belgia 2 Tyskland Linde Østerrike 4 Spania Ros Roca Spania *, Tyskland 4 Spania BTA Tyskland 3 Italia, Polen Valorga Frankrike 7 Frankrike, Spania, Belgia, Italia Haase Tyskland 1 Spania * Teknologien er eid av Ros Roca, Spania, men MBT-prosessen blir markedsført fra firmaets kontor i Tyskland. Tabell 4.5.4: MBT leverandører som benytter anaerob prosess. 4.5.4 Produksjon av brensel ved biotørking Mens det er mange firmaer som produserer en brenselsfraksjon, er det kun tre av de 27 leverandørene som bruker tørking for å produsere brensel. Disse er listet opp i tabell 4.12 m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 36/98
Siden 2005 kan også firmaene Bedminster, Biodegma, Horstmann og Wehrle Werk også bygge denne type anlegg. Biodegmas første bio-tørkeanlegg ble satt i gang i Neumünster i Tyskland i 2005. Firma Produksjonsland Antall referanseanlegg Plassering av anlegg Kapasitet inn (tonn/år) Ecodeco Italia 7 Italia 40.000-120.000 Herhof Irland * / Tyskland 6 Tyskland, Italia, Belgia Nehlsen Østerrike 1 Tyskland 20.000 * Teknologien ble utviklet i Tyskland, men er nå eid av det irske firmaet Herhof Environmental. Tabell 4.5.5: MBT leverandører som produserer tørket brensel 85.000-150.000 4.5.5 Biostabilisert organisk fraksjon for deponering på fyllplass Å produsere biostabilisert organisk fraksjon for deponering på fyllplass er blant de mest vanlige anvendelsene av MBT prosessen, p.g.a dens popularitet i tyske, østerrikske og italienske markeder. Firma Produksjonsland Antall referanseanlegg Plassering av anlegg Kapasitet inn (tonn/år) Biodegma Tyskland 2 Tyskland 40.000-85.000 Hortsman Tyskland 4+ Tyskland, Italia, Østerrike 40.000-65.000 Linde Østerrike 3 Tyskland, Østerrike 70.000-150.00 OWS/Dranco Belgia 2 Tyskland 20.000-60.000 Sutco Tyskland 1 Tyskland 22.000 * VKW Østerrike 5 Italia 135.000-270.000 * Dette anlegget er under utvidelse for å behandle 40.000 tonn/år. Tabell 4.5.6: MBT-leverandører som produserer biostabilisert fraksjon til deponi Av disse seks prosessleverandørene er det kun OWS og Linde som har blitt bygget med et anaerobt prosesstrinn. I slike anlegg er det kun resten fra det anaerobe prosessanlegget som blir bio - stabilisert. De andre leverandører biostabiliserer hele den organiske delen for å imøtekomme lokale krav til deponering. 4.5.6 Prosesser som produserer lavverdig kompost (CLO). På grunnlag av installert behandlingskapasitet, er anlegg, konfigurert til å produsere en lavverdig kompost de mest vanlige. Dette skyldes bl.a. den store kapasiteten i Spania, hvor det er et stort behov for jordliknende materialer for å forebygge ørkendannelse. Likevel, bruk av lavverdig kompost er ikke begrenset til det spanske markede som vist i Tabell 4.5.7. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 37/98
Firma * Produksjonsland Antall referanse anlegg Plassering av anlegg Bedminster Sverige 8 Storbritannia, Østerrike, Canada Civic Storbritannia 1 Storbritannia 22.000 Kapasitet inn (tonn/år) 30.000-120.000 GRL Østerrike 1 Østerrike 175.000 Horstman Tyskland ca. 8 Spania 25.000-480.000 Linde Østerrike 2 Spania, Portugal 45.000-75.000 SRS Canada 2 Storbritannia 25.000-35.000 VKW Østerrike 1 Tyrkia 150.000 * Viser hvor teknologien var utviklet og ikke hvor firmaet som selger teknologien er basert Tabell 4.5.7: MBT-leverandører med referanseanlegg som produserer lavverdig kompost (CLO) 4.5.7 Teknologiutvikling Når man gjennomgår listen med referanseanlegg har det skjedd en del endringer de senere år. Flere firmaer har gått konkurs som bl.annet Farmatic, Hese, Herhof og Horstmann. De problemer som må løses de kommende år er blant annet: Bedre kvalitet og markedsføring av produktene som skilles ut Løse korrosjonsproblemer i deler av anleggene Løse problemer med termisk rensing av luft (korrosjon/gjentetting) Luktproblemer i anlegget, mer enkel rengjøring Sortering av restfraksjon for å kunne deponere en del av denne. Når det gjelder teknologiutvikling de senere år for MBT anlegg er det først og fremst kvaliteten på den organiske fraksjonen som har stått i fokus pga. skjerpede krav i mange land både når det gjelder kompost og hva som kan deponeres. Spesielt er det fokus på tungmetallinnhold, forurensninger som plast, glass og metaller. Bruk av sikting og luftseparatorer er benyttet i større grad. Likeså er ettermodningstiden øket i flere anlegg for å redusere TOC innholdet i den biologiske fraksjonen. Et eksempel på utstrakt separering og stabilisering av produkt som skal deponeres er SORDISEP prosessen fra OWS/Dranco i Belgia. Her introduseres våtseparering etter utråtning blant annet for å fjerne tungt nedbrytbar fiber som påvirker TOC. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 38/98
Figur 4.5.1: Sordisep 4.6 Materialbalanser En MBT-prosess kan i prinsippet utvinne så mange gjenvinnbare materialer som finnes i avfallet. Men fra et kommersielt perspektiv varierer kvaliteten av og aksepten for disse materialer i forskjellige regioner/land. Varierer gjør også mengden materiale i avfallet slik at beslutningen om å investere i sorteringsutstyr for å maksimere gjenvinningsgraden ikke er selvfølgelig. I for eksempel Tyskland, er det mange som ikke investerte i utstyr for å gjenvinne plast og aluminium tross dens høye verdi, fordi mye av dette avfallet allerede blir sortert ut før det kommer til MBT-anlegget. I Tyskland har man derimot en betydelig mengde hardplast i form av verdifulle PET flasker som med fordel kan skilles ut og gjenvinnes. I Norge har vi panteordninger som gir en svært liten fraksjon av PET. Av denne grunn er det lite hjelp i å sammenlikne de demonstrerte gjenvinningsgrader utenfor Norge. Bare gjennom å nøye kartlegge avfallet til et gitt område er det mulig å finne ut i hvilken gjenvinningsgrad en spesifikk MBT-prosess kan oppnå og til hvilken m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 39/98
kostnad. For å illustrere dette har vi summert data fra ulike MBT leverandører som viser et betydelig sprik. Anleggskonsept Metaller Vekt % av innkommende avfall Glass Papir Plast Biogass Kompost CLO ArrowBio 3 til 4 9 til 17 9 til 13 8 til 10 Tørket brensel Biodegma 5 5 12 40 Civic 4 til 7 6 til 8 35 til 40 Ecodeco 3 til 5 50 GRL 4 2,6 7 7 5 21 Grontmij 3 15* 5 42 Herhof 5 50 Hese 7 41 Horstmann 4 til 5 13 ISKA 2 til 4 4 til 7 44 til 62 Nehlsen 5 55 OWS/ Dranco 6 12 SBI 3 16* 6 43 SRS 1 til 3 12 Sutco 2 til 3 32,5 50 Valorga 3,5 1,5 1,4 2,2 6,6 26,3 VKW 2,5 50 Wehrle 1,5 6,5* 6 35 * Kvantiteten er både papir og plast Et firma med blanke ruter indikerer at informasjonen ikke er tilfredsstillende nok til å vurderes. Dette er ikke en avbalansering av masse. For eksempel fukt -og gasstap, vil også kunne medvirke til en avbalansering av masseulikhet. Papir og plastfraksjonen inngår i RDF untatt Arrow Bio. Figur 4.6.1: Sorteringsgrader fra forskjellige MBT-prosesser/leverandører i % av input. En del kommentarer kan knyttes til tabell 4.15: Nesten alle prosesser gjenvinner magnetisk metall. Noen anlegg velger å separere papir og lett plast som RDF, men kun få sorterer ut glass. Kun et av disse firma, ArrowBio, gjenvinner plastfraksjoner kommersielt. Det er imidlertid 7 MBT-anlegg i drift i Spania som sorterer ut plast til materialgjenvinning og et stort anlegg på Kypros som nå settes i drift. RDF. I tillegg til de ovennevnte materialer kan de fleste MBT-anlegg også gjenvinne aggregatmaterialer bestående i hovedsak av sand og fint glass som under noen omstendigheter kan brukes til konstruksjonsformål. Dette materialet ender allikevel som regel opp på fyllplasser. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 40/98
4.7 Økonomiske forhold Som de tidligere kapitler viser er det svært stor variasjon i anleggsstørrelse, utførelse av mekanisk sortering samt i type biologisk behandling. Dette påvirker både investeringsbehov, driftskostnader og inntekter. Det har i denne fasen av prosjektet ikke vært grunnlag for å foreta noen omfattende gjennomgang av økonomien i anleggene som er etablert i utlandet. Kildene viser betydelig variasjon i kostnadsbildet. Erfaringer fra anlegg viser at investeringer varierer fra 50-250 mill. kr og netto driftskostnader fra 600-1.300 kr/tonn inkl. deponering av rest. 4.8 Miljømessige forhold 4.8.1 Miljøkrav MBT anlegg omfattes av IPPC direktivet og aktuelle krav og løsninger er vurdert i BAT for avfallsbehandling 24. I Norge må et anlegg ha en tillatelse etter forurensningsloven og krav må forventes å ligge på samme nivå som tilsvarende sorteringsanlegg/biologiske behandlingsanlegg. 4.8.2 Miljøanalyser (LCA) Det er gjennomført flere LCA - studier hvor MBT inngår som en av flere løsninger. Disse studiene er i stor grad knyttet til konkrete case og det er vanskelig å trekke generelle konklusjoner. Ikke overraskende peker flere studier på positiv effekt av MBT sammenlignet med deponering. Mer interessant er det å sammenligne MBT prosesser med avfallsforbrenning. En studie gjennomført for en region i Hellas konkluderte med at MBT i ulike varianter ga mindre utslipp av drivhusgasser enn avfallsforbrenning. Forutsetningen for dette var at RDF/SRF ble benyttet som brensel i en sementovn 25 Lignende resultat er funnet i en studie gjennomført for Greater London Authority der MBT i kombinasjon med biogassanlegg og CHP ga størst reduksjon i utslippene av drivhusgasser. Studien omfattet 24 ulike scenarier. 26 En oppsummering av en rekke studier fra Tyskland, Sveits m.fl. konkluderer med at forbrenningsprossene ga større klimareduksjon enn MBT prosessene. Flere studier antydet at MBT kan gi økt klimaeffekt pga dårlig energigjenvinning. 27 Ettersom en MBT består av ulike anleggskonsepter vil miljøeffekten naturlig nok variere avhengig av hvilket konsept som vurderes. Utnyttelse av produktene og substitusjon av energi og materialer vil være avgjørende for resultatet. Det er derfor vanskelig å gi noen 24 Reference Document on Best Available Techniques for the Waste Treatments Industries (2006) 25 A. Papageorgiou et al: Municipal solid waste management scenarios for Attica and their greenhouse gas emission impact (Waste Management & research 2009) 26 Enviro Centre & Eunomia Greenhouse gas balances of waste management Scenarios A summary report 27 Dr. B. Zeschmar-Lahl A comparison between waste-to-energy and mechanical biological treatment, Beacon conference 2009. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 41/98
generell konklusjon om miljøeffekten av MBT. Disse effektene må derfor studeres nærmere knyttet til konkrete case. 4.8.3 Miljøeffekter ved deponering av organisk sluttprodukt Hensikten med å stabilisere bioavfallet før deponering er å redusere miljøeffektene til et minimum. Det omfatter: Redusert dannelse og utslipp av metan Redusert utslipp av forurenset sigevann Redusere lukt og andre ulemper Gjennom en MBT prosess kan den totale miljøbelastningen knyttet til deponering reduseres til et minimum. Dannelsen av deponigass kan reduseres med inntil 90 % ved deponering av ett tonn stabilisert organisk materiale sammenlignet med ubehandlet avfall. Deponering av CLO fra MBT som deretter overdekkes med et oksidasjonssjikt vil kan eliminere metanutslippet med opp til 95 %. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 42/98
5. Aktuell teknologi og løsninger under norske forhold 5.1.1 Innledende situasjonsbeskrivelse Det foreligger omfattende internasjonale erfaringer med MBT. Spørsmålet er hva vi kan bruke for å vurdere mulighet for utvikling av løsninger i Norge? Først er det behov for å definere i hvilke typiske situasjoner hvor det kan være aktuelt å vurdere MBT som en mulig løsning. Mindre deponikommuner/regioner Det er mange kommuner som i 2009-2010 går fra å deponere eget husholdningsavfall og næringsavfall fra sin region til å sende alt til forbrenning. Kommunene har normalt innført kildesortering av matavfall for lenge siden. Ofte er mengdegrunnlaget av restavfall begrenset og kan være mellom 5.000-20.000 tonn pr år. Det vil ofte være et ønske om å videreføre en viss aktivitet på deponiet som kan være med å finansiere tidligere investeringer, nye miljøtiltak og planlagt etterdrift. På mange deponier vil det være gode muligheter for å etablere et biologisk trinn, f.eks en reaktorbiocelle som kan produsere biogass og som kan ses i sammenheng med utnyttelse av deponigassen i deponiet. Det skal som regel etableres en form for omlasting av restavfall. I en del tilfeller blir kverning og balling av dette avfallet en løsning, spesielt dersom avfall til energiformål skal sendes langt av gårde med kostbar transport. I en slik situasjon kan en utbygging en forholdsvis enkel mekanisk del av MBT være en marginal tilleggskostnad. Sortering av jern og metaller vil normalt enkelt kunne inkluderes, mens avansert utsortering av plastfraksjoner vil være lite aktuelt. Det kan være en mulighet å utsortere en grov fraksjon som i stor grad inneholder all plast, og som kan sendes videre til finsorteringsanlegg som skiller ulike typer plast. Større regioner/bykommuner Det er flere bykommuner og regioner som ikke har innført kildesortering av matavfall og vurderer løsninger for å få matavfall som kilde til produksjon av biogass som drivstoff. Kildesortering av matavfall er ikke innført da forbrenning av restavfall har vært en løsning i lang tid. I denne type situasjon vil både avfallsgrunnlaget og potensial for gassproduksjon ofte være stort. MBT - anlegg som et alternativ til kildesortering av matavfall med vekt på å utnytte næringsstoffer og organisk materiale fremstår som en usikker løsning. All erfaring viser at det er vanskelig å få god kvalitet på jordprodukter eller biogjødsel basert på behandling av blandet avfall. Dersom formålet er gassproduksjon vil det trolig være mer gass å hente fra en blandet fraksjon enn fra det kildesortert matavfall alene. For større regioner og bykommuner som har innført kildesortering av matavfall kan en MBT løsning være en mulighet, men med vekt på utsortering til materialgjenvinning og produksjon av brensel. Stavangerregionen har gjennomført et skisseprosjekt med utgangspunkt i å øke utsortering, spesielt av plast materialgjenvinning og redusere m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 43/98
mengden restavfall som sendes til forbrenning. Biologisk tørkning er vurdert som en løsning her. I Stavangerregionen er det vurdert en omfattende sortering av plast i ulike kvaliteter og med påfølgende vasking og granulering som en mulighet. Denne type anleggslinjer kan også behandle en blandet tørr fraksjon utsortert på mindre anlegg. 5.2 Mulige tekniske konsepter under norske forhold I det følgende er det skissert 4 alternative konsepter som kan vurderes under norske forhold. Alle alternativer inneholder muligheten for utsortering av gjenvinnbare fraksjoner ut fra en blandet miks av plast, papp, tekstiler, og lignende. Dersom det ikke er marked for en tørr gjenvinnbar fraksjon kan det inngå i en felles brenselfraksjon. Alle alternativer inkluderer en utsortering av jern og metaller. 5.2.1 Alternativ 1 Det første konseptet er det enkleste og mest aktuelle for såkalte deponikommuner som bygger på at en andel av avfallet skal behandles lokalt og ende opp i deponi etter nødvendig stabilisering. Dette vil kreve endring i dagens krav til deponering. Biologisk behandling kan være kompostering eller reaktorbiocelle. Restavfall Mekanisk sortering Biologisk behandling Gjenvinnbar tørr fraksjon Brensel Biostabilisert materiale til fyllplass Figur 5.2.1: Alt 1:Utsortering av gjenvinnbar tørr fraksjon, produksjon av brensel og biostabilisert fraksjon 5.2.2 Alternativ 2 Alternativ 2 viser en et alternativ med kompostering og produksjon av lavverdig kompost (CLO). Det er da forutsatt en mekanisk ettersortering for å fjerne fremmedlegemer i nødvendig grad. Det krever at det er et mulig marked for jordprodukter til grøntarealer. Behov for dekkmasse på eget deponi vil normalt være begrenset i fremtiden. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 44/98
Restavfall Mekanisk sortering Kompostering Mekanisk ettersortering Gjenvinnbar tørr fraksjon Brensel Brensel Lavverdig kompost Figur 5.2.2 Alt 2: Gjenvinning av tørr fraksjon, produksjon av brensel og CLO. 5.2.3 Alternativ 3 Alternativ 3 legger ikke opp til lokal behandling av organisk fraksjon i deponi eller til produksjon jordprodukt, men kun en biologisk tørking av fraksjon med matavfall før det blir et brensel. Markedet vil avgjøre om materialet etter tørking vil blandes med øvrig brenselfraksjon eller holdes separat. Restavfall Mekanisk sortering Biologisk tørking/ kompostering Gjenvinnbar tørr fraksjon Brensel Figur 5.2.3 Alt 3: Gjenvinning av tørr fraksjon og produksjon av brensel 5.2.4 Alternativ 4 Alternativ 4 vil være en typisk løsning for restavfall hvor det ikke er forutgående kildesortering av matavfall. Det legges vekt på høy grad av biogass produksjon og med påfølgende ettermodning og mekanisk sortering for produksjon av lavverdig kompost (CLO). Dersom det ikke er marked for komposten kan enten restproduktet tørkes og bli et brensel eller stabiliseres for deponering. Restavfall Mekanisk sortering Anaerob behandling Ettermodning Mekanisk ettersortering Gjenvinnbar tørr fraksjon Brensel Biogass/elproduskjon/ drivstoff Brensel Lavverdig kompost Figur 5.2.4 Alt 4: Gjenvinning av tørr fraksjon, produksjon av brensel, biogass og CLO. Det er ikke tatt med prosesser med et biologisk førstetrinn (BMT prosess). Normalt anses det at kvaliteten på den organiske restfraksjonen blir dårligere i denne prosessen enn om brensel/gjenvinningsfraksjonen sorteres ut først. Det samme gjelder kvaliteten på papir/papp og plastfraksjonene. Videre understrekes at når batterier, lysstoffrør eller andre elektroniske produkter blir kvernet er det en stor risiko for at tungmetaller forurenser biofraksjonen, som igjen leder m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 45/98
til tvil om kvaliteten på CLO eller andre gjenvinningsprodukter. Skånsom håndtering av avfallet i de første trinnene kan være en fordel. I de påfølgende kapitler beskrives ulike elementer som kan inngå i norske konsepter for MBT-anlegg, først under mekanisk sortering og deretter biologisk behandling. I siste delkapittel foretas en oppsummering av mulige løsninger. 5.3 Mekanisk sortering 5.3.1 Generelt Hensikten med å benytte en mekanisk sortering før eller etter biologisk behandling er: Øke utsorteringen av fraksjoner som kan materialgjenvinnes. Forberede avfallet for en biologisk prosess. Fjerne uønskede komponenter i avfallet som kan redusere kvaliteten på sluttprodukter med mer (glass, plast, tungmetaller, inert) Forbedre kvaliteten på den organiske fraksjonen Hvordan anlegget skal bygges vil variere fra prosjekt til prosjekt og vil være avhengig av: Formålet med prosessen. Mengde og sammensetning. Mengde av, marked for og kvalitetskrav til gjenvinnbare fraksjoner. Krav til sluttprodukt etter biologisk behandling. Det vil først og fremst være interessant å fjerne og gjenvinne følgende fraksjoner: Metaller Plast Papir/papp (hvis kvalitet er tilfredsstillende) Disse fraksjoner må også i størst mulig grad fjernes fra den biologiske resten. Typiske anleggsdeler i mekanisk behandling er: Type utstyr Poseåpner/kvern Sikt Magnet Virvelstrøm separator (Eddi Current separator) Funksjon Må kunne åpne bæreposer og sekker. (Poseåpner åpner kun bæreposer.) Skille materialet i min. to fraksjoner, normalt <50/80 mm og >80mm. Kan også skille ut finstoff <15mm hvis luftseparator benyttes for fraksjonen <80mm. Skille ut magnetisk metall. Skille ut ikke-magnetiske metaller som aluminium, kobber, messing etc., men ikke rustfritt stål. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 46/98
Type utstyr Metallseparator/sensor Luftseparering Optisk sortering (NIR) Vannbad Automatiske lagersiloer Container fyllestasjon for brensel Ballepresse Arbeidsmiljø og luktfjerningsutstyr. Funksjon Har samme funksjon som virvelstrømseparator, men kan også skille ut rustfritt stål. Skiller ut en lett fraksjon (plastfolie, papir etc.) og en tung fraksjon (stein, metaller, tekstiler etc.) Kan skille ut plast og forskjellige plasttyper, papir, papp, trevirke etc. Benyttes for tung fraksjon fra luftseparator for å vaske og skille ut inert materiale (synker) fra en brenselfraksjon/trevirke (som flyter). Benyttes både for gjenvinnbare fraksjoner som skal gjennom en ballepresse. For mindre anlegg benyttes hjullaster istedenfor. Normalt utført som stasjonær komprimatorstasjon. Kan innebygges og dermed bra for å hindre lukt og støv. Benyttes for gjenvinnbare fraksjoner som plast, papir, og papp. Kan også benyttes for brensel. Det er viktig å installere utstyr for å hindre støvplager i anlegget, samt hindre støvdannelser. Støydempingstiltak Tabell 5.3.1: Oversikt over anleggsdeler i mekanisk behandling Anleggene er normalt innebygget og spesielle støykilder som hurtiggående kverner kan bygges inn for ytterligere støydemping. For å få et fleksibelt og robust anlegg er det viktig å velge de riktige maskiner som gir et best mulig og fleksibelt totalanlegg. I det etterfølgende skal alternative maskinvalg belyses. 5.3.2 Poseåpner/kvern For å få sortert de forskjellige fraksjoner som ofte er pakket i bæreposer eller sekker er det viktig at mest mulig av disse åpnes slik at innholdet kan identifiseres og skilles ut i de etterfølgende prosesstrinn. I utgangspunktet har man tre forskjellige hovedprinsipper som kan benyttes: Poseåpner En-akslet saktegående kvern Toakslet saktegående kvern For alle disse typer maskiner finnes det flere alternative leverandører hvor kvalitet og teknisk utrustning kan variere noe, men dette endrer ikke direkte beskrivelsen. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 47/98
Poseåpner Poseåpnere består hovedsakelig av en matebunker med såkalt vandrende gulv (walking floor) som mater avfallet frem til en trommel med kniver på. Trommelen drar posene frem mot et gitter av staver som sørger for at posene blir revet opp. Dette er den mest benyttede teknologi i Europa i dag. Foto 5.3.1: Poseåpner I Tyskland benyttes det en del tynne PP poser som er lette å rive opp og normalt vil mer enn 95 % av posene åpnes i poseåpneren. Fyller man imidlertid en 100 liters sekk med bæreposer er ikke denne mulig å åpne. I Norge benyttes mest poser av PE plast som er svært vanskelig å rive opp da de er seige. Forsøk med PE poser gjennomført på et anlegg i Italia med poseåpner, viste at kun 70-80 % av posene ble åpnet. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 48/98
En akslet saktegående kvern En saktegående en-akslet kvern (20-40 omdr./min) vil kunne åpne både små og store poser/sekker. Ulempen med denne type maskin er at materialet inne i posene blir håndtert noe hardere, dvs. for eksempel plast og papir blir mer forurenset av matavfall enn tilfellet er i en poseåpner. De fleste av en-akslede kverner har kapasitet opp mot 15 tonn/time. For høyere kapasiteter benyttes to aksler. Foto 5.3.2: Enakslet kvern To akslet saktegående kvern. Toakslede saktegående kverner er maskiner som benyttes i anlegg med høy kapasitet (20-50 tonn/time) som benyttes mest for grovavfall. Hele sofaer og større gjenstander blir knust opp i størrelsen 250-400 mm stykkstørrelse. Foto 5.3.3: Toakslet saktegående kvern m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 49/98
For 30 tonn/time vil en effekt på 2x110 kw være en akseptabel størrelse. Kvern akslingene blir drevet av en hydraulisk motor. Hydraulikkaggregat og styringspanel er plassert i en container som er vist bak kvernen. Foto 5.3.4: Toakslet saktegående kvern Kvernen kan mates med sorteringsmaskin eller hjullaster. Under akslingene ses det såkalte skjærebordet. Det vil være en fordel å anskaffe en kvern der skjærebordet kan justeres hvis man ønsker å endre størrelsen på det oppmalte avfallet. Alternativt må nytt skjærebord anskaffes som er en forholdsvis dyr operasjon. 5.3.3 Sikter Det er i prinsippet 2 typer sikter som kan benyttes for sortering av forskjellige størrelsesfraksjoner av oppmalt restavfall Trommelsikt Stjernesikt med spesiell design av stjerner m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 50/98
Trommelsikt. Trommelsikt er som navnet sier en roterende trommel med hull i forskjellig størrelse. For sikting av materiale opp til ca. 100 mm kan en enkel sikt benyttes. Når avfallet inneholder større materiale vil en enkel trommel ofte være svært krevende når det gjelder rengjøring. Plastflak, stål strenger etc. vil kunne sette seg fast innen i trommelen. Foto 5.3.5: Trommelsikt En måte å unngå ekstra rengjøring er å benytte en dobbel trommel, en såkalt 3D trommel eller en konstruksjon som vist på bildet helt til høyre. Fordelen med å benytte en trommelsikt er at poser som ikke er tømt i kvernen vil kunne tømmes når denne tromler rundt inne i sikten. Ulempen med denne løsninger er behovet for rengjøring og at plast og papir vil bli ekstra tilgriset av matavfall. Stjernesikt med spesiell design. Et alternativ til trommelsikt er en italiensk utviklet stjernesikt som er patentert. Denne består av sekskantede stjerner som vist på bildet. Mellom stjernene er det montert to plasthylser på akslingene slik at ikke tau, plastremser eller ståltråd setter seg fast når akslingene roterer som vist på bildet. Sikten er i bruk i ca. 100 m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 51/98
anlegg med forskjellige typer materiale, både restavfall fra husholdninger og næring, samt kompost og andre avfallsfraksjoner. Fordelen med sikten er at materialet løftes opp og ned og man får dermed mindre blanding av matavfall og plast/papir enn om dette tromles rundt. Maskinen er betydelig mindre enn en trommelsikt som gjør hele installasjonen mer kompakt. Maskinen er dessuten betydelig rimeligere enn en 3 D trommelsikt. For å være sikker på at man får skilt materialet godt bør sikten bestå av to seksjoner hvor materialet faller fra den ene seksjon til den andre. Da vil for eksempel en banan som ligger på et plastflak falle av i dropp punktet og skilles ut. Foto 5.3.6: Stjernesikt m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 52/98
5.3.4 Luftseparering Det finnes flere typer luftseparatorer. Hovedforskjellen er som vist på bildet under. Typen til venstre på bildet blåser de lette fraksjoner mot en utskillingstank, vist som nr. 4 på bildet under. De to andre systemer benytter et sug system. Disse enheter er enkle og kompakte og kan benyttes når det materialet man ønsker å skille ut er forholdsvis homogent. Foto 5.3.7: Luftseparator m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 53/98
I et anlegg med flere forskjellige avfallstyper er en mer fleksibel løsning en kanalseparator som er vist på bildet under. I dette anlegget kan man justere hastighet på innmatingsbånd, (merket A på fig. Under), luftmengde og hastighet på trommer inne i kanalen (merket B). Figur 5.3.1: Kanalseparator For å oppnå optimal drift vil man ha to alt. 3 driftsmodus med restavfall fra husholdning, grovavfall og næringsavfall. De tunge fraksjoner som tekstiler, trevirke, metaller og stein vil falle ned i luftstrømmen og bli transportert videre på et transportbånd. FFoto 5.3.8: Kanalseparator Den lette fraksjonen som primært består av plast og papir vil bli transportert videre i luftstrømmen og falle ned på et transportbånd i bunnen av kanalen etter hvert som luft tas ut på toppen av kassen. Luften som benyttes i viften tas normalt fra sikten. Imidlertid resirkuleres normalt 80 % av luften mens 20 % føres til filteret. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 54/98
5.3.5 Optisk sortering De optiske sorteringsenheter som er vist i dette prosjektet er basert på NIR (Near infrared) sensor som kan skille ut forskjellige plastmaterialer, papir, brun papp og trevirke. Figur 5.3.2: Optisk sortering (NIR) Utskillingsgraden varierer med hvilket materiale som det skal sorteres på, normalt i området 60-90 %. Når det materialet passerer to optiske enheter i serie vil objekt renheten kunne økes til 96 %. Foto 5.3.9: Optisk sortering (NIR) m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 55/98
5.3.6 Metallseparering Magneter For å skille ut magnetisk jern benyttes vanligvis overbåndsmagneter som vist til venstre på bildet. Det benyttes ofte flere magneter i anlegget for å kunne justere disse for forskjellige størrelser på det magnetiske metallet. Foto 5.3.10: Overbåndsmagnet Etter overbåndsmagneten kan også en sterkere trommelmagnet settes inn i enden av transportbåndet vist på bildet. Denne er ofte betydelig sterkere og vil kunne skille ut mindre metallbiter og noe rustfritt materiale. Eddi Curret separator (hvirvelstrømseparator) For å skille ut aluminium, kobber og sink benyttes ofte en Eddi Current separator eller hvirvelstrømseparator som den ofte kalles på norsk. Foto 5.3.11: Hvirvelstrømsseparator Denne separatoren består av et transportbånd og en ende trommel hvor det innvendig ligger en magnet som roterer. Dette gjør at metallene blir magnetiske og blir da kastet over den skilleplaten som vist på bildet til venstre. Annet materiale faller ned før denne platen og kan så fraktes videre på et transportbånd. Kan ikke skille ut rustfritt materiale. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 56/98
5.3.7 Metallseparator/sensor, også utskilling av rustfritt stål Istedenfor en virvelstrømseparator kan en sensormaskin benyttes. Dette er samme prinsippet som benyttes med NIR teknologien, men istedenfor en optisk leser benyttes en elektromagnetisk sensor som vist på fig. 5.2.7, merket som 2 og ligger under transportbåndet. Både denne og virvelstrømseparatoren har en begrensning på størrelse (normalt <100mm) og vekt på maks. 1-3 kg. For større og tyngre materiale kan en sensor som vist på fig. til høyre benyttes. Denne kan håndtere vekt på inntil 5-6 kg. Figur 5.3.3: Metallseparator 5.3.8 Utsortering av trevirke (vannbadseparator) For utsortering av trevirke som kommer i den tunge fraksjonen fra luftseparatoren er det to mulige sorteringsprinsipper: Optisk sortering Vannbad sortering Optisk sortering er beskrevet tidligere. Ved bruk av en vannbadseparator etter for eksempel et luftseparator kan den tunge fraksjonen skilles i to fraksjoner: En flytfraksjon som er brennbar (trevirke, plast etc) og en synkfraksjon som består av stein, metaller etc. Synkfraksjonen kommer ut på transportøren til venstre men flytfraksjonen blir avvannet på en sikt (gul på figuren) før denne kan transporteres videre. Figur 5.3.4: Vannbadseparator m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 57/98
5.3.9 Lagersiloer forbrensel En vanlig måte å lagre utsorterte fraksjoner på er lagersiloer med transportbånd i bunnen som vist på bildet under. Båndene mater for eksempel plastfolie ned på et gruvebånd som frakter plasten til en presse for balling. Foto 5.3.12: lagersilo 5.3.10 Containerfyllestasjon Nedenforstående bilde viser en måte å fylle containere på. Her står containerne på fast plass og båndet reverser eller kjører frem avhengig av hvilken container som fylles. Fyllingen foregår ved at stasjonære komprimatorer benyttes. Foto 5.3.13: Fyllestasjon 5.3.11 Ballepresse. For pressing av plast, papir og papp m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 58/98
benyttes oftes såkalte kanalpresser i Norge. Bildet øverst til venstre viser en kanalpresse med forkammer pressing. Bildet nederst til venstre viser en såkalt skjærende kanalpresse. Nederst til høyre vises en såkalt two ram presse som oftest benyttes for RDF og avfall. Alle pressetyper kan benytte både plasttråd og metalltråd. Foto 5.3.14: Ballepresser m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 59/98
5.3.12 Arbeidsmiljøforhold. Foto 5.3.15: Ventilasjonssystem I dagens sorteringsanlegg for avfall varierer det stort når det gjelder tiltak for å bedre arbeidsmiljøet. Det er spesielt støv og lukt som er plagsomt. Følgende renseprinsipper kan tenkes benyttet: Vanntåkesystem for støvreduksjon Avsugssystem med filter for rensing av støv Ozon anlegg for å hindre lukt Mottakshall for avfall : Vanntåkeanlegg montert i tak for støvdemping. Forsortering: Biogisk trinn: Innbygging av alle overganger mellom transportører og andre maskiner. Vanntåke eller avsug til filter. Luft til luftseparator suges ut fra tommelsikt og filtreres i et filter for støv. Ozonfilter for å hindre lukt. Finstofflinje (0-80mm) lukkes og luft suges av de forskjellige overganger og maskiner. Filter for støvrensing og ozonanlegg for luktfjerning. Alle NIR maskiner monteres det avsug. I innløpet til ballepressene monteres det vanntåkesystem. For det biologiske trinnet benyttes ofte biofilter, våtvaskere eller såkalte RTO anlegg (Regenerativ termisk oksidasjon). Avhengig av hvilke utslippskrav som stilles for anlegget kan et enkelt biofilter kunne gjøre jobben. I enkelte tyske anlegg er kravene skjerpet så da er det nødvendig med flere rensetrinn. Biofilteret gjør grovjobben slik at de to neste filter kan reduseres i størrelse og kostnader. Våtvaskeren tar ut sure komponenter som klor og svovel, mens RTO anlegget brenner opp gjenværende organiske forbindelser. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 60/98
5.3.13 Utslipp til luft - støy. Myndighetene fokuserer mer på luktulemper fra avfallsbehandlingsanlegg, spesielt anlegg for behandling av matavfall, og det kan forventes konkrete krav til luftutslippet. I utgangspunktet er det ikke noe utslipp til luft annet enn ventilasjonsluft fra prosesshaller og avsugssystemer som er installert på spesifikt prosessutstyr. Det legges til grunn at det bør skapes et lite undertrykk i hallene slik at man unngår luktplager til naboer. Det bør videre legges opp til at porter er lukket under normal drift når det ikke er trafikk inn og ut. Når det gjelder støykilder i anlegget er dette først og fremst fra kvern, sikt og NIR maskiner. Dette er maskiner som bør plasseres skjermet fra bebyggelse eller innendørs. De forskjellige kvernleverandører har de siste år redusert støynivået noe men det må legges vekt på mest mulig støydemping av denne. Likeledes er trommelsikten innebygd og dette reduserer støynivået. NIR maskinene støyer noe fra luftdysene. Utblåsingskassen kan støydempes og dette hjelper noe. 5.4 Biologisk behandling. 5.4.1 Generelt. Biologisk behandling av organisk fraksjon fra et MBT-anlegg behandles etter de samme prinsipper som kildesortert våtorganisk avfall, som vi har mye erfaringer med i Norge. Det er imidlertid en del spesielle utfordringer knyttet den organiske fraksjonen i en MBT. Avfallet vil bl.a. ikke bestå av homogent organisk materiale, men ha mye urenheter i form av plast, papir, glass, stein, metall, og lignende. I det følgende har vi beskrevet de løsninger som ansees mest aktuelle under norske forhold: Prosess Produkt Merknad Kompostering Jordprodukt eller stabilisert deponifraksjon Biocellereaktor Stabilisert deponifraksjon eller fast brensel. Biogass Biogassanlegg Biogass, stabilisert deponifraksjon, jordprodukt eller brensel Krever ettermodning for å bli stabilisert Biologisk tørking Brensel Tabell 5.4.1: Løsninger for biologisk behandling m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 61/98
Det må også legges til grunn at avfallet i Norge kan skille seg vesentlig fra avfall i andre land i Europa, både når det gjelder sammensetning og at det kan være frosset med snø/is og lignende. 5.4.2 Kompostering. Kompostering i åpne ranker er ikke vurdert som en løsning i denne rapporten. Erfaringer med lukt tilsier innebygde løsninger er nødvendig de fleste steder. Løsninger for kompostering med kontrollert lufttilgang i tunneler eller haller er vurdert. I prosessen er det viktig at lufttilførsel og vanninnholdet kontrolleres for å få riktig temperatur i komposten for å sikre bakteriell vekst. I prosessen produseres det vanndamp og gasser, hovedsakelig CO 2. Ulike komposteringskonsepter varierer mht.: Hvordan de viktige prosessparametre er kontrollert. Hvordan vanninnhold og luft tilføres. Hvordan avgassene behandles og renses. Hvordan restavfallet er behandlet før og etter komposteringen. Enkelte systemer benytter resirkulert avgassluft mens andre ikke gjør det. I noen systemer tilføres luften i kanaler under materialet og blir dermed blåst gjennom materialet, mens i andre systemer suges luften a gjennom avfallet. I enkelte systemer fylles anleggt med hjullaster, mens andre benytter for eksempel transportbånd for automatisk fylling. For å øke gjennomstrømningen av luft benyttes det ofte et strukturmateriale som f.eks. hageavfall, bark og lignende. Dersom man skal lage et stabilisert deponifraksjon kan man ikke tilføre mye tungt nedbrytbart materiale som vil ende i sluttproduktet og representere høye verdier for TOC. Komposteringsanlegg kan enten drives som mesofile eller termofile anlegg. For å rense avgassene benyttes vanligvis biofilter. I Tyskland er det nå stilt krav om ytterligere rensing i såkalte RTO anlegg (regenerative termiske okisderingsanlegg) for å redusere utslippene av TOC og andre organiske forbindelser. I Tyskland og Østerrike er en behandlingstid i et komposteringsanlegg på minst 8 uker vanlig for å få et stabilt produkt. Ettermodning ute vil gi en ytterligere forbedring på stabiliteten. I Italia, som har noe lavere krav til stabilisering, er 4-6 uker vanlig for å kunne legge komposten på fylling. Fordeler og ulemper med ulike systemer er kort vurdert nedenfor. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 62/98
SYSTEMER FORDELER ULEMPER Avsug luft Nedstrømmende luft gir lavere utslipp av organiske forbindelser og aerosoler Innblåsing av luft Automatisk innog utmating Manuell mating med hjullaster Kompostvending Øker luftgjennomstrømningen og gir bedre kontroll med prosessen Mindre fare for kryss forurensning og bedre arbeidsmiljø Rimelig løsning og god driftsstabilitet Gir mer homogen blandinger og hindrer anaerob nedbryting med luktproblemer. Hindrer også kanaldannelser for luften og øker nedbrytingen Fine partikler kan gjentette luftkanaler Økt støvdannelse og fare for utslipp av organiske aerosoler Høyere investerings- og driftskostnader Mulig eksponering for personell og mulig kryss forurensning Høyere investerings- og driftskostnader. Medfører høyere støvbelastning og fare for organiske aerosoler Vurdering av designparametre for komposteringsanlegg er kort vurdert nedenfor. DESIGN PARAMETRE Vanntilførsel - fuktighetskontroll Luftresirkulering Luftrensing Struktur materiale Termofil eller mesofil behandling Partikkelstørrelse FORDELER Normalt må vanninnholdet være mellom 40-65% for å kunne opprettholde prosessen. Reduserer luftforbruket og reduserer gassmengde som må renses. Biofilter rimelig. Termisk rensing gir lave utslipp av TOC. Må tilsettes for å sikre god luftgjennomstrømning Høyere temperaturer ved termofil behandling gjør bedre hygenisering. Lavere energibehov ved mesofil behandling. Små partikler øker nedbrytingsgraden. 5-50 mm er normalt optimalt ULEMPER Lavere enn 40 % stopper prosessen. Høyere enn 65% vil vann erstatte porene i avfallet og prosessen vil kunne bli anaerob. Kompleks luftstyring. Kan i verste fall kunne gi kryss forurensing Termisk rensing er en dyr løsning Krever ytterligere plass for lagring og større kompostmengde for etterbehandling. Nødvendig med termofilbehandling pga. hygeniseringskrav? Små partikkelstørrelse kan hindre lufttilførsel og dermed redusere nedbrytingsgraden I påfølgende bilder er vist ett eksempel på anlegg fra Biodegma som kan være aktuelle i størrelsen 10-30.000 tonn/år. Dette er enkle anlegg som består av moduler i form av bokser som åpnes og fylles/tømmes med hjullaster. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 63/98
Foto 5.4.1: Biodegma kompostanlegg 5.4.3 Reaktorbiocelle Biocelle for behandling av organisk avfall er utviklet i Sverige og Norge gjennom 10-20 år. I en biocelle vil det være en anaerob behandling av helt eller delvis biologisk nedbrytbart avfall, fortrinnsvis etter en forbehandling. Det skilles mellom: Deponibiocelle der avfallet permanent deponeres og Reaktorbiocelle der avfallet graves ut for videre behandling når den biologiske prosessen er avsluttet. I det videre er det kun reaktorbiocelle som beskrives. Reaktorbiocelle kan være en meget enkel og kostnadseffektiv biologisk trinn i en MBTløsning. Løsningen vil ikke ha problemer med at avfallet inneholder både lette og tunge forurensninger. Det er foreløpig lite erfaringer med reaktorbiocelle for organisk fraksjon m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 64/98
utsortert av blandet restavfall, men det er ikke identifisert grunner til at det skulle være store forskjeller mellom denne fraksjonen og matavfall av dårlig kvalitet med mye forurensninger. Selve celle kan anlegges i tilknytning til et eksisterende deponi der avfallet er fysisk avgrenset mot omliggende masser. Hensikten med en biocelle vil være å omdanne organisk materiale til biogass på en kontrollert måte og dermed oppnå en stabil restmasse. En reaktorbiocelle innebærer at det stabiliserte sluttproduktet graves ut for eventuell viderebehandling og en sluttdisponering utenfor biocellen. Man begynner å få litt erfaring med slik utgravning. Sluttproduktet kan etter sikting være en kombinasjon av brensel og stabilisert materiale til deponi. Lokale miljøvernmyndigheter betrakter en reaktorbiocelle som en behandlingsform og ikke deponering. 28 Reaktorbiocelle omfattes derfor ikke av avfallsforskriftens krav om maksimal tid for mellomlagring. Toll og avgiftsmyndigheter betrakter også biocelle som en form for håndtering av avfall som ikke utløser deponiavgift, forutsatt at materialet skal tas ut av cellene for senere behandling. Biocelle er en relativt ny teknologi som i begrenset grad er utprøvd på ulike typer organisk avfall. Gjennomførte undersøkelser i Sverige viser at bioceller har relativt høyt nedbrytningsgrad og produksjon av biogass (50 70 %), men har en lang aktiv nedbrytningstid og kan strekke seg opp mot 10-15 år før du har fått en tilstrekkelig høy grad av nedbrytning av organisk materiale. Optimalisering av prosessen kan redusere nedbrytningstiden. Erfaringer fra forsøk på Lindum tilsier at den praktiske driftstiden på en biocelle kan være 5 7 år. Målinger viser at emisjon av metan fra reaktorbioceller kan bli meget lave. Ut fra et miljøperspektiv kan en biocelle være en noe dårligere løsning enn et biogassanlegg, men investerings- og behandlingskostnadene for en biocelle er betydelig lavere. 29 AvfallNorge har iverksatt et prosjekt Dokumentasjon av bioceller et måleprosjekt for SFT. Formålet med dette er å legge opp til et prosjekt som kan dokumentere i hvilken grad bioceller egner seg som behandlingsform for ulike avfallstyper, under ulike men sammenlignbare forhold, og i hvilken kategori teknikken hører hjemme. Prosjektforslaget foreslår føringer for oppbygging av biocellene og hvilke avfallstyper som kan inngå. Det er 4 anlegg som inngår i prosjektet som vil pågå fram til 2012. Det vil være aktuelt å koble en videreføring av MBT prosjektet til biocelle-prosjektet. 28 Pers. meld. Marianne Sæland, FMOA Buskerud 29 A. Fliedner, O.Eriksson, J.-O. Sundqvist, B. Frostell: Anaerobic Treatment of Municipal Biodegradble Waste: A System Analysis of Biocells, Anaerobic Digersters and Direct Landfill. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 65/98
5.4.4 Biogassanlegg. Det finnes flere forskjellige biogasskonsepter i drift i dag. Disse kan deles inn i: Tørre systemer Våte systemer Perkolasjonsanlegg eller Substratutråtning Imidlertid er kompleksiteten i disse forskjellige systemer svært varierende og både investeringsbehov og driftskostnader varierer betydelig. Våt og tørre systemer er mest vanlig og disse anleggstypene er nærmere beskrevet nedenfor. Våte systemer Våte biogassanlegg opererer med tørrstoffkonsentrasjon opp til ca. 15 %TS (normalt 8 10 % TS) og er opprinnelig designet for å behandle mer eller mindre flytende fraksjoner som avløpsslam, husdyrgjødsel og flytende organisk avfall (biosubstrat). De aller fleste gårdsbiogassanleggene for husdyrgjødsel og biogassanlegg for avløpsslam, men også mange av de store industrielle biogassanleggene i Europa er basert på våt teknologi. Våt teknologi har total dominans i Skandinavia og de fleste norske anleggene for avfall (HRA, IATA, ECOPRO) er våt teknologi. Våt teknologi baseres på pumping av avfallet gjennom systemet. Avfallet må homogenisere og teknologien er sårbar for urenheter i prosessutstyret, og krever derfor omfattende forbehandling av avfallet. Det benyttes ofte en kombinasjon av tørr (kverning, siktig) og våt (pulper) forbehandling der deler av vanntilførselen skjer i forbehandlingen. Forbehandlingssystemet er en generell utfordring med teknologien brukt på kildesortert organisk avfall fra husholdninger, som blir enda viktigere når prosessen skal behandle organisk fraksjon fra blandet avfall. Det er erfaring med betydelige driftsproblemer knyttet til våte anlegg som følge av utilstrekkelig fjerning av plast, metall og trevirke. 30 Problemene har omfattet: - Konstant tetting av rørledninger. - Flytelag og sedimentering i reaktor. - Stort tap av biomasse i forbehandlingen med redusert gassutbytte. Bruk av våte systemer i tilknytning til MBT krever derfor betydelig investering i forbehandlingsløsningen for å sikre lavt innhold av urenheter. 30 www.bta-international.de m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 66/98
Historisk utvikling av våte biogass konsepter/leverandører Øvre bane gjelder de anlegg som benytter fiberoppløsning i såkalte pulpere. Den nedre banen gjelder anlegg uten eller lite fiberoppløsning. Figur 5.4.1: Historisk utvikling av våte biogass løsninger Tørre systemer Tørre biogassanlegg opererer normalt fra 15-20 % TS og opp til ca. 40 %. Mens våte anlegg ofte benytter kontinuerlige omrørte reaktorer, er tørr systemer ofte pluggstrømsystemer eller batch-systemer. Slike systemer krever helt andre tekniske løsninger for transporten av avfall gjennom prosessen. Ofte benyttes transportbånd, skruer og stempelpumper m.m. Batch-systemer kan mates med hjullaster. Utfordringen i tørre systemer er håndtering, mixing og pumping av avfall med høyt tørrstoff. Dette utstyret må være meget robust (og kostbart), og driftsproblemer knyttet til homogeniseringen er kjent. På den annen side kan tørre systemer i større grad tolerere urenheter i reaktoren. Forbehandlingsløsningen kan derfor være mye enklere i tørre enn våte systemer. 31 Ulempen med tørre systemer er kanskje primært manglende erfaring og kompetanse på disse løsningene både i Norge og Skandinavia. 31 Current Anaerobic Digestion Technologies Used for Treatment of Municipal Organic Solid Waste (California Integrated Waste Management Board 2008) m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 67/98
Tørre vs våte systemer Som beskrevet ovenfor er våte systemer primært designet for relativt homogent flytende avfall som avløpsslam og husdyrgjødsel og ikke for organisk husholdningsavfall. Trolig vil flytende biorest basert på blandet avfall ikke kunne anvendes i jordbruket og dermed må denne meget voluminøse fraksjonen ledes til avløpsrenseanlegg med tilhørende kostnader. De tørre anleggene skiller seg derfor ut som fordelaktige, spesielt for mindre anlegg. Slike anlegg krever mindre og enklere forbehandling, samtidig som det går å bygge disse ut med moduler. Slike modulanlegg er vist på fig. under. Foto 5.4.2: Kompogass tørr biogassprosess 5.4.5 Biologisk tørking. Biologisk tørking er også en aerob prosess og bygger på tekniske løsninger som benyttes for tradisjonelle komposteringsanlegg. Imidlertid er hovedformålet med biologisk tørking å produsere et brensel med høy brennverdi. Prosessen er derfor innrettet for å fjerne så mye fuktighet som mulig i avfallet, og i motsetning til en komposteringsprosess, tilføres det ikke vann under prosessforløpet. Normal oppholdstid i slike anlegg er 1-2 uker, og råproduktet blir sortert i ulike fraksjoner bl.a en brenselfraksjon. Løsningen benyttes primært i tilknytning til en MBT prosess på blandet usortert avfall, men kan også anvendes på restavfall fra områder med kildesortering av matavfall. Forbehandlingen omfatter normalt bare kverning før det biologiske trinnet, der luft presses gjennom den varme avfallsmassen for å oppnå rask tørking. Tørkingen medfører m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 68/98
at den etterfølgende mekaniske separeringen blir enklere, samtidig som man oppnår massereduksjon og en delvis nedbrytning av det organiske materialet. Fullstendig stabilisering vil ikke kunne oppnås, men det er heller ikke hensikten med prosessen. Organisk sluttprodukt vil ha en relativt høy brennverdi ofte omtalt som SRF (Solid recovered fuels). Påfølgende tabell viser aktuelt vekttap og utvikling brennverdi ved biologisk tørking avhengig av innhold av organisk materiale (matavfall) Tabell 5.4.2; Vekttap ved biologisk tørking ved forskjellig organisk innhold I planlagt prosjekt i Stavanger med ca. 25 % matavfall i restavfallet ble det vurdert som mulig å oppnå en 12% vektreduksjon ved biologisk tørking av en utsortert organisk fraksjon. Brenslet kan benyttes som et CO 2 nøytralt brensel i industri (sementovner) eller varmekraftverk og fortrenge fossile brensler. Det er derfor relativ stor interesse for denne prosesstypen i Europa og pr i dag er de etablert 20 kommersielle anlegg med en samlet kapasitet på ca. 2 mill tonn/år. 19. Herhof er den største leverandøren av biologiske tørkeanlegg. Denne MBT varianten er mao primært knyttet til avsetning av et CO 2 nøytralt brensel til industri, der industrianlegget kan redusere brenselkostnader og eventuelle avgifter. I Norge er avsetning for denne type brensel begrenset og det er vanskelig å oppnå lavere pris enn for blandet restavfall. Det kun sementovnene i Brevik og Kjøpsvik som kan ha kommersiell interesse av dette brenslet. I tillegg kan brenslet være godt egnet for fluidised bed anlegg. Det anses allikevel ikke å være noe stort marked for SRF i Norge. Biologisk tørking anses derfor som mindre aktuelt for norske forhold. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 69/98
Figur 5.4.2: Biologisk tørkeanlegg m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 70/98
6. Utvalgte referanseanlegg 6.1 Generelt. Det er valgt å beskrive noen referanseanlegg ut fra tilgjengelig litteratur. Opplysningene bygger i hovedsak på foreliggende litteraturkilder, hjemmesider, ol og det er ikke tatt direkte kontakt. Noen anlegg er besøkt av Mepex de siste årene. Generelle inntrykk fra disse besøkene er kommentert spesielt. Det har vært vanskelig å finne anlegg som direkte passer inn under norske forhold. For de aktuelle leverandørene er alle anlegg som behandler restavfall listet opp, men kun et anlegg pr leverandør er nærmere beskrevet i påfølgende kapitler. De andre referanseanlegg er tatt med for å vise leverandørens erfaringsgrunnlag for restavfallsbehandling. Flere leverandører har i tillegg anlegg som behandler sorterte fraksjoner. Det har vært vurdert å ta med anlegget i Ludvika, men nødvendig informasjon er ikke innhentet og har ikke vært tilgjengelig uten mer direkte kontakt. Dette kan vurderes nærmere i neste fase av prosjektet. Teknologileverandør: Kompogas, Sveits. Anlegg Oppstartsår Kapasitet restavfall (t/år) Type løsning Rostock, Tyskland 2008 135.000 hvorav 40.000 organisk fraksjon Tørr biogass prosess- Teknologileverandør: Sutco, Tyskland Anlegg Oppstartsår Kapasitet restavfall (t/år) Type løsning 1) Düren-Horm Tyskland 2) Erbenswang, Tyskland 3) Bassum, Tyskland 4) Singhofen, Tyskland 5) Neuss, Tyskland 6) Grossfehn, Tyskland 7) Piemont, Italia 8) Kalisz, Polen 9) Radom, Polen 1995 1997/2005 1997 2000 2001 2005 2006 2006 2007 180.000 22.000/40.000 60.000 80.000 206.000 30.000 18.000 80.000 35.000 Kompostering, Bio Fix Bygger også forbehandlingsanlegg Teknologi-leverandør: Biodegma, Tyskland Anlegg Oppstartsår Kapasitet restavfall (t/år) Type løsning 1) Biberach, Tyskland 2) Pøssneck, Tyskland 3) Neumünster, Tyskland 4) Schwabish, Tyskland 5) Montalban,Sevilla, Spania 6) Plonsk, Polen 1997 1999 2005 2006 2008 2009 37.000 50.000 restavfall 200.000 70.000 85.000 12.000 Kompostering m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 71/98
Teknologileverandør: Werle werke, Tyskland Anlegg Oppstartsår Kapasitet restavfall (t/år) Type løsning Kahlenberg, Tyskland 2002/2006 20.000/100.000 Substrat til biogass/ kompostering Teknologileverandør: BTA, Tyskland Anlegg Oppstartsår Kapasitet restavfall (t/år) Type løsning 1) Pulawy, Polen 2) Villacidro, Italia 3) Verona, Italia 4) Alghoba, Libya 5) Krosno, Polen 6) Pamplona, Spania 7) Valorlis, Portugal 8) Reliance Street; UK 9) Suldouro, Portugal 10) Maresme, Spania 2001 2002 2002 2005 2005 2006 2009 2010 2010 2010 22.000 45.000 70.000 bio 11.000 30.000 100.000 50.000 63.000 43.000 35.000 Våt biogass, forbehandling/ reaktor Teknologileverandør: OWS/Dranco, Belgia Anlegg Oppstartsår Kapasitet restavfall (t/år) Type løsning 1) Bassum, Tyskland 2) Kaiserlautern, Tyskland 3) Alicante, Spania 4) Hille, Tyskland 5) Münster, Tyskland 1992 1999 2003 2005 2005 11.000 bio 20.000-16.000 bio 120.000-30.000 bio 100.000-38.000 bio 80.000-24.000 bio Tørr biogass Utvidet 1997 med ettermodning, se Sutco Tabell 6.1.1 Utvalgte teknologileverandører referanseanlegg 6.2 Kompogas 6.2.1 Generelt. Kompogas AG skiftet navn til Axpo Kompogas 1. desember 2009 og er nå et selskap i Axpo konsernet som er et energiselskap i nordøstre Sveits. Kompogass har bygget anlegg for behandling av bioavfall i mer enn 12 år og har mer enn 30 anlegg i drift. Det er kun levert et MBT anlegg basert på restavfall i Rostock i Tyskland som er nærmere beskrevet nedenfor. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 72/98
6.2.2 Rostock anlegget. Bioanlegget er vist på bildet under og reaktorene er plassert i det lave bygget til høyre. Foto 6.2.1: Rostockanlegget Noen nøkkeldata: Anleggskapasitet totalt: 135.000 tonn/år Andel bioavfall: 40.000 tonn/år Antall reaktorer: 2 Type reaktor: Betong m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 73/98
Restavfall husholdning (100%) Kvern Biogass 6-8% (80-110 Nm3/Mg organisk materiale <40-80 mm Sikt >40-80 mm Metall ca. 1% Utråtning 50-55% Biologisk tørking 45-50% Ettermodning kompostering 40-50% Vekttap 8-10% Vekttap 4-5% Vekttap 6-8% Lagring Fyllplass ca. 30% Brensel ca. 40% Figur 6.2.1: Typisk flytskjema Kompogas MBT 6.2.3 Kompogasprosessen Generelt Kompogassystemer blir bygget med en basis av kompakte moduler. På denne måten kan et anlegg bygges i en rekke forskjellige størrelser (5.000-100.000 tonn/år) som gir høy driftssikkerhet p.g.a fordelingen mellom flere råtnetanker. Anlegg med kapasitet opp til 10.000 tonn/år benytter råtnetanker i stål, mens større anlegg settes sammen med enheter på 20.000 tonn/år. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 74/98
Mekanisk forbehandling Restavfall blir levert til en lukket bygning og kjørt gjennom en mekanisk prosess. Denne prosessen består av et oppkverningstrinn, så fjerning av magnetiske metaller, pluss utskilling av de fraksjonene som kan brukes til brensel. Sortering av andre fraksjoner er også mulig å bygge til. Utråtning Den biologisk nedbrytbare andelen fra siktingen i den mekaniske forbehandlingen blir plassert for midlertidig lagring som gjør det mulig å få kontinuerlig tilførsel av materiale til råtneprosessen. Fra den midlertidige lagringen blir materialet overført til materen hvor det males til en homogen pumpbar miks med TS rundt 28 vekt%. Via varmevekslere blir substratet pumpet til de horisontale utråtningsstankene. Det benyttes stempelpumpe av tilsvarende type som betongpumper Den anaerobe prosessen i tankene er basert på anaerob termofil tørr utråtning ved en temperatur på 55oC, hvor oppholdstiden er ca. 20 dager. Ett tonn med denne massen gir ca. 100 Nm3 biogass. Foto 6.2.2: Stålreaktor (Kompogas Rostock-anlegget) m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 75/98
Foto 6.2.3: Betongreaktor (Kompogas Rostock anlegget) Etterbehandling Den avvannede bioresten (benytter skruepresser og vannresten tilbakeføres) blir videre behandlet i et lukket komposteringsanlegg i 3 til 4 uker. Før materialet blir overført til fyllplass blir det stabilisert i ytterligere 2 til 3 uker uten ventilasjon i ranker eller lignende. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 76/98
Foto 6.2.4: Plassbehov for anlegg på 20.000 tonn/år - biodel Som figuren viser er det et bygg på 30 x 60 m som inneholder mellomlager for biodel samt ettermodning etter utråtning sammen med biofilter. Selve reaktoren er lagt på utsiden av bygget og er ca. 15 x 30 m. 6.3 Sutco 6.3.1 Generelt. Sutco ble etablert i 1985 og var eid av RWE Umwelt AG, et datterselskap av energiselskapet RWE. I 2003 ble selskapet solgt til Ludden & Mennekes Entsorgungs- Systeme GmbH, representert i Norge ved Steco Miljø AS. Sutco bygger både forbehandlingsanlegg og benytter den såkalte BIO-FIX prosessen for kompostering av finfraksjonen sortert ut (<80 mm). Denne prosessen benyttes også i IVARs komposteringsanlegg i Stavanger (28.000 tonn, bygget i 2000). Av de aktuelle referanseanlegg er det valgt ut Erbenschwang anlegget som ligger i Bayern syd for München. Anlegget er bygget ut i to trinn og har en forholdsvis liten kapasitet som passer for norske forhold. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 77/98
Anlegget ble besøkt i mai 2008 av Kjell Fredriksen, Mepex sammen med representanter fra Trondheim Renholdsverk. 6.3.2 Erbenschwang MBT anlegg Anlegget er bygget i tilknytning til den lokale fyllplassen. Foto 6.3.1: Ebenschwanganlegget Noen nøkkeldata: Mengde avfall: 40.000 tonn/år Brenselproduksjon: 20.000 tonn/år Mengde til deponi: 14.000 tonn/år Kapasitet forbehandling: 25 tonn/time Komposteringshaller (pr enhet, L x B x H) 35m x 5 m x 2,70 m Antall (hovedkompostering - ettermodning) 8+6 Mottakshall, mekanisk forsortering: 4.000 m 2 Kompostering: 4.400 m 2 Ferdig kompost tilfredsstiller kravet på maks. 18 vekt % TOC. Gebyr for levering av næringsavfall til anlegget er 205 /tonn (Ca. 1.700 kr/tonn. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 78/98
Restavfall husholdning Magnetseparator Ballepresse Kvern + 80 mm Jernforbindelser RDF-fraksjon Siktetrommel <80 mm Vann Luft og vann Avgass til etterbrenning RTO Avgass til biofilter Magnetseparator Roterende trommel Intensiv kompostering Ettermodning kompostering Jernforbindelser Luftseparator 25-50 mm Stjernesi kt <25 mm > 50 mm Fluff som brensel Inert til fyllplass Stabilisert materiale til fyllplass RDF-fraksjon Figur 6.3.1 Prosesskjema Erbenschwang Som de fleste tyske anlegg materialgjenvinnes ikke annet en magnetisk metall fra anlegget. Det produseres en RDF fraksjon som energiutnyttes og en stabilisert organisk rest (CLO) som deponeres på den tilliggende fyllplass. En relativ omfattende oppgradering foretas på den organiske resten før denne deponeres som skjemaet viser. Anlegget er bygget robust og fungerer bra. For norske forhold er nok komposteringsløsning med vendemaskiner forholdsvis kostbar, men enklere løsninger for denne delen av anlegget finnes (for eksempel Biodegma). For å oppfylle de nye tyske krav til deponering av CLO på maks. 18 vekt% TOC ble anlegget bygget om i 2005 med ytterligere 6 nye komposteringshaller for ettermodning i 30-40 døgn etter at de 8 tidligere haller ble benyttet for intensiv kompostering, også i 30-40døgn. Samlet oppholdstid når intensiv kompostering og ettermodning er således 60-80 døgn. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 79/98
Det kreves betydelig kapasitet i det biologiske trinnet for selv å oppnå maks. 18 vekt% TOC! Foto 6.3.2: Prosesser og utstyr Erbenschwanganlegget. Øverst venstre: Midt venstre: Nederst venstre: Øverst høyre: Nederst høyre: Kvern Innebygde transportører med punktavsug (for luktreduksjon og støv) Fra komposteringshaller Trommelsikt til høyre, luftseparator venstre Kvalitet +80 mm fraksjon. God for gjenvinning? m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 80/98
6.4 Biodegma 6.4.1 Generelt. Biodegmas MBT konsept er utviklet av BIODEGMA i Stuggart, Tyskland. (Gesellschaft für umweltlische Anlagen und Verfaren GmbH). Firmaet er privateid av ansatte og eksterne investorer. Komposteringsanlegget er hovedleveransen fra Biodegma. Firmaet er ikke representert i Norge. Firmaet har vært aktive i markedet med sine semi-permeable membraner (levert av Gore) som tak i komposteringshallene. Firmaet har vært delleverandør til 6 MBT anlegg. Nedenfor beskrives kort Neumünster anlegget. Dette er et stort anlegg men bygget opp av mindre moduler som kan være aktuelle for norske forhold. Det lages en brenselfraksjon som kan benyttes i fluid bed anlegg som finnes i Oslo og Fredrikstad. 6.4.2 Neumünster MBT anlegg Foto 6.4.1: Neumünsteranlegget i Nord Tyskland Noen nøkkeldata: Mengde avfall: Brenselproduksjon: Mengde til deponi: Kapasitet forbehandling: Komposteringsanlegg 200.000 tonn/år 100.000 tonn/år 30.000 tonn/år 30 tonn/time 4-6 uker m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 81/98
200.000 tonn restavfall husholdninger og grovavfall 32 % Grov kvern <250-300 mm Trommel >80 mm Magnetseparator 3 % Magnetisk metall Virvelskjikt separator (Eddi Current) Ikke magnetiske metaller Fin kvern <80 mm <80 mm Avgass til termisk 65 % oksidasjon RTO 20 % Brensel Fluid bed anlegg Mikser Kompostering BIODEGMA 45 % 9 % Trommelsikt 40-80 mm 16 % Avløpsvann <12 mm 19 % 12-40 mm Lett materiale Resirkulert vann Vasking Opsjon Luftseparering 7 % 10 % Vann Sand til fyllplass Tyngre materialer til fyllplass Figur 6.4.1: Flytskjema Neumünsteranlegget Det spesielle med dette anlegget er at det produserer brensel for et fluid bed anlegg etablert på sted. Anlegget er av samme type som Bioel i Fredrikstad og Hafslund sitt anlegget på Brobekk i Oslo. Som flytskjema viser er det her installert en virvelstrømseparator for å ta ut ikke magnetisk metall, spesielt aluminium som skaper problemer i slike forbrenningsanlegg. Veiolia Miljø Gjenvinnings anlegg på Haraldrud som produserer brensel for Hafslund benytter også denne typen separator. Veolia Miljø Gjenvinnings anlegg i Tønsberg benytter en luftseparator for å ta ut metaller og aluminium samt annen tungfraksjon for brenselleveranser til Bioels anlegg i Fredrikstad. Kun 15 % av innkommende mengde deponeres som en stabil deponirest i hht. tyske krav. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 82/98
Foto 6.4.2: Bilder Neumünsteranlegget Mottakshall Overbygg innkjøring komposteringshaller Brenseltransport til forbrenningsanlegg m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 83/98
6.5 BTA 6.5.1 Generelt. Biotechnische Abfallverwertung GmbH & CO (BTA) bygger våte anaerobe anlegg for produksjon av biogass, samt en spesiell forbehandlingsløsning for fjerning av uønske materialer i råtnetanken. Ofte leveres bare forbehandlingsløsningen, mens resten av anlegget bygges av andre. De har etablert kontakt med flere lisensfirmaer, men ikke i Norge. Selv om BTA har en våt forsorteringsløsning er det nødvendig i tillegg å ha et mekanisk forsorteringstrinn når man skal behandle restavfall. 6.5.2 Pulawy, Polen. Figur 6.5.1: Pulawy anlegget i Polen Noen nøkkeldata: Årlig kapasitet: 22.000 tonn/år Utråtning restavfall sammen med slam I drift fra: 2001 m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 84/98
Restavfall husholdning Avgasser Trommel sikt Gassmotor >150 mm <150 mm Varme & el Magnet Magnet Magnetisk metall Gass-rensing Magnetisk metall Biogass Tørrstoff til kompostering ettermodning Manuell sortering Masseoppløserhydro pulper Sand separering Anaerob prosessanlegg Avvanning Prosessvann Potensielt gjennvinnbare materialer Flytfraksjon til brensel Spillvann Spillvannrensing Brensel Tung fraksjon til fyllplass Figur 6.5.2 Prosesskjema typisk MBT løsning fra BTA Når man skal benytte våte biogassprosesser er det viktig med god forsortering. Gjentetting av rør, slitasje på pumper er typiske problemer som kan oppstå hvis ikke sorteringen er god. Som flytskjema over viser er det indikert manuell sortering. Dette er det også i anlegget som vist i Polen. Dette er nok ikke en farbar vei i Norge pga arbeidsmiljø og kostnader. Mer maskinell sortering anses som nødvendig for Norge. Det finnes ikke tilgjengelig oversikt over massebalanser for dette anlegget så neste sider viser data fra et tilsvarende anlegg i Italia som kan være representative enten man har manuell eller mekanisk forsortering. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 85/98
Blandet avfall (74%) Kloakkslam (24%) Biogass (IR) Mekanisk forbehandling Våt anaerob prosess Frasorterte materialer for fyllplass (14,1%) Tørre gjennvinnbare materialer (papir, papp, trevirke, tekstiler) (16,7%) Jern og andre metaller (1,3%) Avløpsvann (IR) Utrråtnet materiale (13,5%) Kompostering Avfallsgasser (IR) Frasorterte materialer (IR) Biostabilisert produkt IR = ikke rapportert Figur 6.5.3:4 Massebalanse BTA prosess ved Villacidro, Italia Driftsparameter BTA ett-trinnsprosess BTA to-trinnsprosess Anaerob prosess Ett-trinn Hydrolyse Utråtning Oppholdstid, dager 14-16 2-4 13 Temperatur, Mesofil 37 37 37 o C Termofil 55 Biogassproduksjon(fra bioavfall), m 3 /tonn c. 80-90 c. 110-130 CH 4 (vol %) 60-65 30-50 65-75 Brennverdi gass (MJ/m 3 ) 21-25 21-25 Energiproduksjon, (MWh/tonn) c. 0,5-0,6 0,7-0,9 Tabell 6.5.1: Prosessinformasjon for BTA anaerob prosesskonsepter m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 86/98
Hydropulper BTA Sand separator BTA Foto 6.5.1: BTA biogassanlegg Hydro pulper BTA vist på bildene over til venstre. (Innvendig i pulper under drift øverst til høyre og masse som skal mates til råtnetank under til høyre.) m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 87/98
6.6 Wehrle Werk AG Dette tyske firmaet produserer og bygger MBT anlegg som produserer et substrat (maks. 2 % tørrstoff) som tilføres en råtnetank for biogassproduksjon. Den faste bioresten komposteres. I og med at anlegget både har et biogassanlegg og et komposteringsanlegg er investeringsbehovet høyt og således trengs store avfallsmengder for å kunne gi akseptable netto driftskostnader. Kahlenberg anlegget som er referanseanlegget ble bygget ut for 20.000 tonn pr. år og var således et demonstrasjonsanlegg. Dette er senere utvidet til å håndtere 100.000 tonn/år. Foto 6.6.1: Kahlenberg anlegget For mer opplysninger av dette anlegget henvises det til NRF rapport Biogassanlegg i Tyskland og Sverige datert 3.12.2003. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 88/98
6.7 OWS/Dranco 6.7.1 Generelt. Organic Waste Systems nv; (OWS) i Gent i Belgia er en av de første og største leverandører av anaerobe anlegg for behandling av bioavfall og biorest fra MBT anlegg. De har i drift 5 MBT anlegg. De er ikke representert i Norge. Prosessen som OWS markedsfører er også kjent som DRANCO prosessen som står for Dry anaerobic composting. 6.7.2 MBT Anlegg Bassum, Tyskland. Anlegget er lokalisert like syd for Bremen i Nord Tyskland og er lokalisert ved siden av en fyllplass og et komposteringsanlegg for bioavfall. Foto 6.7.1: Bassumanlegget m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 89/98
Noen nøkkeldata: Avfallsmengder: Rest husholdning: 32.000 tonn/år Grovavfall: 6.000 tonn/år Næringsavfall: 20.000 tonn/år Rest sortering bygg: 2.000 tonn/år Totalt: 65.000 tonn/år Råtnetank: 1200 m3 30 m høy Temperatur: 55 C Oppholdstid: 3 uker Årlig kapasitet råtnetank: 12.000 tonn/år Spesifikk gassmengde: 133 Nm3/tonn Tørrstoff Komposteringsanlegg: Gjennomsnittstemperatur: Oppholdstid: Innelukket hall: 40.000 tonn/år 50-70oC 8 uker 6200 m2 Kvern 32.000 tonn/år Restavfall husholdning Industriavfal, grovavfalll 33.000 tonn/år Trommelsikt Gassmotor Energi Damp >80 mm 36 % 40-80 mm 50 % <40 mm 14 % Mikser Tørr anaerob råtnetank <40 mm Magnetseparator Prosessvann Utråtnet bio fraksjon 11,5 % RDF 40-80 mm 1,5 % Miksetrommel Avgasser til renseanlegg Magnetisk metall Aerobisk prosess 38 % Rest til fyllplass Spillvann Foto 6.7.2: Prosesskjema typisk OWS/Dranco - anlegg Den tørre anaerobiske løsningen som er benyttet i dette anlegget er velprøvd og fungerer godt. Det er imidlertid forholdsvis mye vedlikehold på pumper og rør som benyttes for å fylle opp tanken. Det er en mulighet å skille ut finstoff som sand på forhånd for å lette vedlikeholdet. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 90/98
Figur 6.7.1: Dranco tørråtning Nederst vises prinsippet med innkommende avfall < 40 med mer som blandes med damp og utmatet materiale fra råtnetanken. Det er således en rundpumping i systemet. Tilsvarende er vist på 3D tegningen øverst. m:\prosjekt\549-avfallnorge\657-mbt-prosjekt\rapport\mbt2009-sluttrapport-31.05.doc F 31.05.10 side 91/98